Einführung

In Teil 4 dieser Serie werden einige Perspektiven über die Strahlungsemission, die durch Stromwandler (insbesondere Stromwandler, die in der Industrie und im Automobilbereich verwendet werden) beim Schalten erzeugt wird, erläutert.

Elektromagnetische Störungen (EMIEs handelt sich um ein Problem, das dynamisch in einer bestimmten Umgebung auftritt und im Zusammenhang mit den parasitären Effekten, dem Layout der Schaltungen und der Komponentenausrüstung innerhalb des Stromwandlers und dem gesamten System, in dem er während des Betriebs steht. Aus der Sicht des Konstruktionsingenieurs sind die Probleme mit strahlenden EMI daher in der Regel anspruchsvoller und komplexer, insbesondere wenn die Systemhauptplatte mehrere DC/DC-Leistungsstufen verwendet. Das Verständnis der grundlegenden Mechanismen der EMI-Strahlung sowie der Messanforderungen, des Frequenzbereichs und der entsprechenden Einschränkungen ist von entscheidender Bedeutung. Dieser Artikel konzentriert sich auf diese Aspekte und zeigt die Ergebnisse von Strahlungs-EMI-Messgeräten sowie zwei DC/DC-Druckminderungswandlern.

Nahfeldkopplung

Abbildung 1 zeigt einen Überblick über die grundlegenden EMI-Kopplungsmuster zwischen der Geräuschquelle und der gestörten Schaltung, insbesondere die induktive oder H-Feldkopplung, die eine höhere di/dt-Zeitveränderungsstromquelle und zwei magnetische Kopplungskreise (oder parallele Leitungen mit Rückkehrwegen) erfordert. Eine kondensative oder E-Feldkopplung hingegen erfordert eine höhere Zeitspannungsquelle dv/dt und zwei benachbarte Metallplatten. Beide Mechanismen gehören zur Nahfeldkopplung, bei der die Geräuschquelle sehr nah an der gestörten Schaltung liegt und mit einem Nahfeldsniffer gemessen werden kann.

Moderne Stromschalter, insbesondereGalliumnitrid(GaN) und Siliziumcarbid (SiC)-basierte Transistoren mit Ausgangskapazität COSSNiedriger, Torladung QGWeniger ist es möglich, die dv/dt- und di/dt-Konvertierungsraten zu schalten. Es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass in benachbarten Schaltkreisen H- und E-Feldkopplungen und Störungen auftreten. Jedoch, wenn die gegenseitige Sensibilität oder die Kapazität verringert wird, wird der Abstand der Kopplungsstruktur größer und die Nearfield-Kopplung deutlich geschwächt.

Fernfeldkopplung

Typische elektromagnetische (EM)-Wellen verbreiten sich in Form einer Kombination von E- und H-Feldern. Die Feldstruktur in der Nähe der Strahlungsantennenquelle ist ein komplexes dreidimensionales Muster. Eine weitere Analyse der Strahlenquelle ergab, dass die EM-Wellen im Fernfeldbereich aus E- und H-Feldkomponenten bestehen, die perpendicular zueinander und perpendicular zur Ausbreitungsrichtung sind. Abbildung 2 zeigt diese flache Welle, die den primären Benchmark für strahlende EMI repräsentiert und durch verschiedene Strahlungsnormen gebunden ist.