PCB設計電壓調節模塊擴頻頻率調制可降低EMI

PCB設計電壓調節模塊擴頻頻率調制可降低EMI
PCB設計通信設備中的電場和磁場會干擾通信信號，從而引起電磁干擾（EMI），并通過注入噪聲來降低系統性能。在便攜式電子設備中，調壓模塊（VRM）會同時產生傳導和輻射EMI。VRM通常是開關模式電源，利用調制技術來輸出所需的DC電壓。在VRM中，可以采用擴頻調頻作為降低EMI的技術。通過使用此技術，噪聲可以在更寬的帶寬上傳播，并且可以消除特定頻率下出現的峰值和平均噪聲。

帶時鐘信號的VRM提供給開關設備
PCB設計中VRM擴頻頻率調制
在通信系統板中用作VRM的開關模式DC-DC穩壓器利用擴頻頻率調制技術來降低EMI和噪聲。通常，DC-DC轉換器采用固定或恒定開關頻率操作。這種調制方法的快速切換會產生基頻和諧波頻率的噪聲，以及傳導和輻射的EMI。
不良的pcb設計布局以及電容器和電感器的不良放置會增加EMI和噪聲的影響，并且通常是導致VRM問題的主要原因。在某些包含多個DC-DC穩壓器的電子設備中，EMI和噪聲集中在一個特定的頻率上，并開始危害正常的電路操作和鄰近系統。擴頻調制技術通過集中于任何特定頻率來分散噪聲。試圖降低EMI的能量，振幅和強度。它還可以補償DC-DC轉換器中的輸入電流和輸出電壓紋波。
在擴頻調制中，開關轉換器的時鐘頻率是不固定的。調制時鐘的頻率不斷變化，因此每次都會產生不同頻率的噪聲和諧波。時鐘在擴頻調制中繼續運行。通過使用非固定頻率時鐘，可以相對降低EMI峰值能量，并將EMI能量分配到其他頻率。
PCB設計中擴頻頻率調制技術
即使周期性調頻在擴展噪聲頻譜方面很有效，我們的討論仍將集中在偽隨機調制上。在這種技術中，時鐘以偽隨機方式從一個頻率轉換到另一頻率。這提供了基頻的充分衰減和更寬的頻譜擴展。
偽隨機調制中流行的方法是隨機脈沖位置調制（RPPM），隨機脈沖寬度調制（RPWM），以及具有固定占空比（RCFMFD）或具有可變占空比（RCFMVD）的隨機載波頻率調制。在RPPM中，時鐘脈沖的位置在每個開關周期內都是隨機的。它與恒定PWM開關相當，時鐘周期的起始位置是隨機的，而不是在開關周期開始時開始。在RPWM中，平均脈沖寬度保持在所需的占空比，但是脈沖寬度連續變化。RCFMFD的特性是具有隨機開關周期的固定占空比。用恒定的脈沖寬度替換RCFMFD中的恒定占空比后，它將轉換為RCFMVD。在RCFMVD中，占空比是隨機的，但是平均占空比滿足期望值。
如果您正在處理可處理電信頻率范圍的穩壓電源電路，那么就需要通過擴頻技術對其進行調制。VRM擴頻頻率調制通過將其頻率擴展到更寬的帶寬來降低EMI，噪聲和紋波效應。與恒定開關頻率調制技術相比，它還提高了效率，總損耗大大降低。

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