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測(cè)試測(cè)量

單片機(jī)EMC設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)建議

星之球激光 來源:電子工程網(wǎng)2013-03-06 我要評(píng)論(0 )   

1. 單片機(jī) 的工作頻率 單片機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)客戶的需求來選擇較低的工作頻率 首先介紹一下這樣做的優(yōu)點(diǎn):采用低的晶振和 總線 頻率使得我們可以選擇較小的單片機(jī)滿足時(shí)序...

        1.單片機(jī)的工作頻率 

  單片機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)客戶的需求來選擇較低的工作頻率

  首先介紹一下這樣做的優(yōu)點(diǎn):采用低的晶振和總線頻率使得我們可以選擇較小的單片機(jī)滿足時(shí)序的要求,這樣單片機(jī)的工作電流可以變得更低,最重要的是VDD到VSS的電流峰值會(huì)更小。

  當(dāng)然我們這里需要做一個(gè)妥協(xié),因?yàn)榭蛻舻囊罂赡苁羌嫒莸暮推脚_(tái)化的(目前汽車電子的發(fā)展趨勢(shì)就是平臺(tái)化),選擇較高的工作頻率可以兼容更多的平臺(tái),也方便以后升級(jí)和擴(kuò)展,因此要選擇一個(gè)較低的可以接受的工作頻率。

  2恰當(dāng)?shù)妮敵?span style="word-break: break-all" class="hrefStyle">驅(qū)動(dòng)能力

  在給定負(fù)載規(guī)范,上升和下降時(shí)間,選擇適當(dāng)?shù)妮敵龅纳仙龝r(shí)間,最大限度地降低輸出和內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器的峰值電流是減小EMI的最重要的設(shè)計(jì)考慮因素之一。驅(qū)動(dòng)能力不匹配或不控制輸出電壓變化率,可能會(huì)導(dǎo)致阻抗不匹配,更快的開關(guān)邊沿,輸出信號(hào)的上沖和下沖或電源和地彈噪聲。

  2.1設(shè)計(jì)單片機(jī)的輸出驅(qū)動(dòng)器,首先確定模塊需求的負(fù)載,上升和下降的時(shí)間,輸出電流待續(xù)哦啊,根據(jù)以上的信息驅(qū)動(dòng)能力,控制電壓擺率,只有這樣才能得到符合模塊需求又能滿足EMC要求。

  驅(qū)動(dòng)器能力比負(fù)載實(shí)際需要的充電速度高時(shí),會(huì)產(chǎn)生的更高的邊沿速率,這樣會(huì)有兩個(gè)缺點(diǎn)

  1.信號(hào)的諧波成分增加了。

         2.與負(fù)載電容和寄生內(nèi)部bonding線,IC封裝,PCB電感一起,會(huì)造成信號(hào)的上沖和下沖。

  選擇合適的的di/dt開關(guān)特性,可通過仔細(xì)選擇驅(qū)動(dòng)能力的大小和控制電壓擺率來實(shí)現(xiàn)。最好的選擇是使用一個(gè)與負(fù)載無關(guān)的恒定的電壓擺率輸出緩沖器。同樣的預(yù)驅(qū)動(dòng)器輸出的電壓擺率可以減少(即上升和下降時(shí)間可以增加),但是相應(yīng)的傳播延遲將增加,我們需要控制總的開關(guān)時(shí)間)。

  2.2使用單片機(jī)的可編程的輸出口的驅(qū)動(dòng)能力,滿足模塊實(shí)際負(fù)載要求。

  可編程的輸出口的驅(qū)動(dòng)器的最簡單是的并聯(lián)的一對(duì)驅(qū)動(dòng)器,他們的MOS的Rdson不能,能輸出的電流能力也不相同。我們?cè)?span style="word-break: break-all" class="hrefStyle">測(cè)試和實(shí)際使用的時(shí)候可以選擇不同的模式。實(shí)際上目前的單片機(jī)一般至少有兩種模式可選擇,有些甚至可以有三種(強(qiáng),中等,弱)

  2.3當(dāng)時(shí)序約束有足夠的余量的時(shí)候,通過降低輸出能力來減緩內(nèi)部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)的邊沿。

  減少同步開關(guān)的峰值電流,和di/dt,一個(gè)重要的考慮因素就是降低內(nèi)部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)的能力(其實(shí)就是放大倍數(shù),穿通電流與之相關(guān)型很大)。降低時(shí)鐘邊沿的電流,將顯著改善EMI。當(dāng)然這樣做的缺點(diǎn)就是,由于時(shí)鐘和負(fù)載的開通時(shí)間的變長使得單片機(jī)的平均電流可能增加。快速邊沿和相對(duì)較高的峰值電流,時(shí)間更長邊沿較慢的電流脈沖這兩者需要做一個(gè)妥協(xié)。

 

  

  2.4晶振的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)(反向器)最好不要超過實(shí)際的需求。

  這個(gè)問題,實(shí)際上前面也談過了,當(dāng)增益過大的時(shí)候會(huì)帶來更大的干擾。

      3 設(shè)計(jì)最小穿通電流的驅(qū)動(dòng)器

  3.1 時(shí)鐘,總線和輸出驅(qū)動(dòng)器應(yīng)盡可能使得傳統(tǒng)電流最小

  穿通電流【重疊電流,短路電流】,是從單片機(jī)在切換過程中,PMOS和NMOS同時(shí)導(dǎo)通時(shí)候,電源到地線的電流,穿通電流直接影響了EMI和功耗。

  這個(gè)內(nèi)容實(shí)際上是在單片機(jī)內(nèi)部的,時(shí)鐘,總線和輸出驅(qū)動(dòng)器,消除或減少穿通電流的方法是盡量先關(guān)閉一個(gè)FET,然后再開通一個(gè)FET。當(dāng)電流較大時(shí),需要額外的預(yù)驅(qū)動(dòng)電路或電壓擺率。

 

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