为智能锁应用设计宽输入DC / DC转换器

[音乐播放]

你好。

我是Katelyn Wiggenhorn，我是德州仪器的

应用工程师。

我就职于我们的降压转换器和控制器业务部门。

今天我将讨论智能锁系统

以及电源子系统的

相应挑战。

在此幻灯片上，你可以看到电子智能锁的

终端设备参考图。

智能锁使用无线接口与锁

通信。

在此示例中，智能锁使用每秒848千位的

接口。

该通信接口对噪声和EMI

界面敏感。

因此，输入功率 -

在这种情况下，关闭12伏轨道 -

必须保持通信接口的信号完整性。

在这个例子中，通信信号

将以每秒848千比特的速度运行，

因此电源设计不得在

800千赫兹的频带内引起信号完整性

问题。

因此，主要的挑战是设计带有低噪声转换器

的低噪声电路板设计。

考虑到这一点，在这种情况下

信号劣化的主要原因

是来自开关模式电源的近场

耦合。

开关模式电源开关节点是开关

电压，它将以此开关频率在电场中辐射，

该开关频率可以是400千赫兹

至2兆赫兹之间的任何值，具体取决于

你使用的转换器的开关频率。

并且还将存在

从交换节点振铃辐射的电场。

在这种情况下，它通常在100兆赫兹到300兆赫兹

之间。

在这张图片中，它大约是300兆赫兹。

所以你的近场耦合

是可能的 - 你可能会看到

距离小于4的λ以上的距离。

因此，对于300兆赫的噪声，

这将是超过4等于约250毫米的λ，

并且对于800千赫兹的噪音，

它实际上接近94,000毫米。

因此，该距离大于PCB长度 - 从DC / DC

转换器到数字信号的距离。

因此，为了最大限度地降低

由于开关模式电源引起的任何信号劣化的

风险，让我们看一下为DC / DC降压转换器

添加滤波器设计。

在本例中，我们将使用LMR36006，

这是一款具有600毫安负载电流能力的

60伏转换器。

在这里你可以看到没有任何过滤器的原理图。

因此，我们将首先采用传导发射测试结果

并在没有任何输入滤波器的情况下进行此操作，

以获得性能的基线测量。

在这里，你可以看到传导发射的

标准设置。

因此评估板连接到

输入处的监听，并且监听

正在感测输入。

听评估板之间的距离约

为20厘米，从桌子到评估板的

高度约为5厘米。

在这里，你可以看到传导发射扫描的

结果。

该扫描高达约30兆赫兹。

你可以看到该器件的开关频率实际上

为1兆赫兹，正如1兆赫兹的

基本尖峰所示。

现在，你看到的蓝色 -

蓝色信号是平均信号，

黄色信号是峰值发射信号。

我们注意到1兆赫的峰值

大约为55 dB微伏。为了避免

这种DC / DC降压转换器的信号劣化，

我们决定将传导发射的极限

设置为40 dB微伏，在时域中相当于

100微伏的噪音。

这可以忽略不计，如图中3.3伏

或5伏数字信号所示。

所以现在，为了对此进行滤波，

我们将设计一个滤波器，

以便将800千赫兹到大约1兆赫频率

范围之间的峰值发射滤波到低于40 dB微伏。

因此，设计一个具有该约束的pi滤波器，

我们最终得到一个小的pi滤波器，由2.2微亨

电感器和两个2.2微法拉电容器组成。

现在让我们来看看它是否有助于我们达到

我们的设计要求。

在这里，你可以看到带有输入pi滤波器的

新设计的结果。

同样，黄色信号是峰值发射，

蓝色信号是平均发射。

现在，在整个频率范围内，

你可以看到我们低于40 dB微伏要求。

因此，为了满足

在与开关模式电源相同的PCB设计上

具有通信芯片的智能锁要求，

小输入pi滤波器可以减轻

两个芯片之间存在干扰的任何风险。

有关本演示文稿中的设备

或电子智能锁系统的更多信息，

请使用此幻灯片上的链接。

谢谢你的收听。

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你好。

我是Katelyn Wiggenhorn，我是德州仪器的

应用工程师。

我就职于我们的降压转换器和控制器业务部门。

今天我将讨论智能锁系统

以及电源子系统的

相应挑战。

在此幻灯片上，你可以看到电子智能锁的

终端设备参考图。

智能锁使用无线接口与锁

通信。

在此示例中，智能锁使用每秒848千位的

接口。

该通信接口对噪声和EMI

界面敏感。

因此，输入功率 -

在这种情况下，关闭12伏轨道 -

必须保持通信接口的信号完整性。

在这个例子中，通信信号

将以每秒848千比特的速度运行，

因此电源设计不得在

800千赫兹的频带内引起信号完整性

问题。

因此，主要的挑战是设计带有低噪声转换器

的低噪声电路板设计。

考虑到这一点，在这种情况下

信号劣化的主要原因

是来自开关模式电源的近场

耦合。

开关模式电源开关节点是开关

电压，它将以此开关频率在电场中辐射，

该开关频率可以是400千赫兹

至2兆赫兹之间的任何值，具体取决于

你使用的转换器的开关频率。

并且还将存在

从交换节点振铃辐射的电场。

在这种情况下，它通常在100兆赫兹到300兆赫兹

之间。

在这张图片中，它大约是300兆赫兹。

所以你的近场耦合

是可能的 - 你可能会看到

距离小于4的λ以上的距离。

因此，对于300兆赫的噪声，

这将是超过4等于约250毫米的λ，

并且对于800千赫兹的噪音，

它实际上接近94,000毫米。

因此，该距离大于PCB长度 - 从DC / DC

转换器到数字信号的距离。

因此，为了最大限度地降低

由于开关模式电源引起的任何信号劣化的

风险，让我们看一下为DC / DC降压转换器

添加滤波器设计。

在本例中，我们将使用LMR36006，

这是一款具有600毫安负载电流能力的

60伏转换器。

在这里你可以看到没有任何过滤器的原理图。

因此，我们将首先采用传导发射测试结果

并在没有任何输入滤波器的情况下进行此操作，

以获得性能的基线测量。

在这里，你可以看到传导发射的

标准设置。

因此评估板连接到

输入处的监听，并且监听

正在感测输入。

听评估板之间的距离约

为20厘米，从桌子到评估板的

高度约为5厘米。

在这里，你可以看到传导发射扫描的

结果。

该扫描高达约30兆赫兹。

你可以看到该器件的开关频率实际上

为1兆赫兹，正如1兆赫兹的

基本尖峰所示。

现在，你看到的蓝色 -

蓝色信号是平均信号，

黄色信号是峰值发射信号。

我们注意到1兆赫的峰值

大约为55 dB微伏。为了避免

这种DC / DC降压转换器的信号劣化，

我们决定将传导发射的极限

设置为40 dB微伏，在时域中相当于

100微伏的噪音。

这可以忽略不计，如图中3.3伏

或5伏数字信号所示。

所以现在，为了对此进行滤波，

我们将设计一个滤波器，

以便将800千赫兹到大约1兆赫频率

范围之间的峰值发射滤波到低于40 dB微伏。

因此，设计一个具有该约束的pi滤波器，

我们最终得到一个小的pi滤波器，由2.2微亨

电感器和两个2.2微法拉电容器组成。

现在让我们来看看它是否有助于我们达到

我们的设计要求。

在这里，你可以看到带有输入pi滤波器的

新设计的结果。

同样，黄色信号是峰值发射，

蓝色信号是平均发射。

现在，在整个频率范围内，

你可以看到我们低于40 dB微伏要求。

因此，为了满足

在与开关模式电源相同的PCB设计上

具有通信芯片的智能锁要求，

小输入pi滤波器可以减轻

两个芯片之间存在干扰的任何风险。

有关本演示文稿中的设备

或电子智能锁系统的更多信息，

请使用此幻灯片上的链接。

谢谢你的收听。