确保汽车LED设计符合EMC要求
文章作者:Francesc Estragués和Ralf Ohmberger，单片电力系统
切换模式电源LED需要创建需要解决的EMC合规性问题。
越来越多的汽车制造商正在放弃卤素灯泡，转而采用LED技术。但是LED照明系统有不同的电源需求，这取决于一串设备的数量、所需的电流、调光和其他因素。传统的线性调节器不能满足这些需求，所以设计人员越来越依赖开关模式电源(SMPS)。这就产生了需要解决的电磁兼容性(EMC)遵从性问题。
幸运的是，通过组件放置和布局以及半导体制造商正在增加其产品的有用功能，有许多有效的方法可以改善LED驱动器设计的EMC。让我们看看他们中的一些。
PCB布局
在PCB设计中，机械尺寸和放置限制(如连接器位置和遮挡区域)常常使SMPS PCB布局复杂化。即便如此，工程师还是可以做一些事情来减少EMC问题。确保良好EMC的一种有效方法是，如果可以双面组装，将DC/DC转换器放置在PCB的另一侧，远离连接器。这最大限度地减少了噪声耦合到线束，抵消了输入滤波器的影响。同时，输入滤波器块要靠近连接器，远离DC/DC，这样滤波器电感就不会产生噪声。
如果不能这样放置，设计者应该为DC/DC转换器块(转换器IC、电感和输入电容)使用局部屏蔽。屏蔽增加了设计成本，但它可以帮助节省过滤组件，这通常是设计是否符合标准的区别。
如果LED照明解决方案需要金属散热器以进行热量耗散，则散热器可以充当屏蔽。有两个潜在的情景：
- 散热器与GND有几个良好的连接点，可以减少排放，保护设备不受干扰。
- 散热器与GND的连接不良（例如，只有一个接触点），因此屏蔽效果较小，甚至可以作为贴片天线。在这种情况下，在散热器和GND之间的连接点处添加铁氧体珠，以提高设计对干扰的免疫力。
当LED负载与驱动板不在同一个PCB上时，长负载线(>10厘米)会产生太多噪音。为了缓解这个问题，在输入端使用共模扼流圈。一个更简单的解决方案是在V形电极上放置两个铁氧体珠在电缆连接和GND电缆连接，如图所示图1．在进行排放时，两个负载电缆上的输出滤波器有助于辐射排放，在50 MHz和108 MHz之间。
图1具有远程负载的LED驱动器的良好输入滤波器设计包括电缆连接的铁氧体珠子。
PCB路由
PCB布局规划完成后，需要考虑DC/DC转换交换节点的路由。的经济日报文章“低emi DC-DC转换器的PCB设计“提供有关如何设计DC / DC块的有用指示。
由于汽车照明对安全至关重要，LED设计必须保持一定水平和稳定的亮度，无论扰动。万博投注网址因此，保持LED驱动电路产生的低电磁干扰(EMI)以及低干扰敏感性是很重要的。
大多数LED驱动器IC使用恒定电流方法，并且可以具有电流检测电阻。其他先进的驱动器有几个进入IC的迹线，可以拾取噪声和潜在的影响性能（例如温度感测或调光）。尽可能将这些迹线路由在板的内层中，并在外层上用铜屏蔽它们。
使用2层PCB时，请避免通过路由长迹线切割到GND平面。这种大削减是许多布局中的常见错误，当参考GND平面中的切割可以增加阻抗时，当大切口接近DC / DC块时，特别是危险的突然件特别危险。根据尺寸，产生高频噪声。相反，通过在短长度的顶部和底层之间交替来路由迹线，如图所示图2．该方法减少了每条迹线的长度，使电路板更加免受高频干扰。
图2在2层板设计中，通过交替短长度的层来避免长轨迹切割，以最大限度地减少辐射高频噪声的可能性。
通过安置也谨慎。在小型电路板中，其中组件与许多迹线关闭，通常使用通孔进行路由。但是，如图所示图3.，紧密包装的通孔也可能导致长切向金属层。确保在它们之间可以放置GND铜平面之间有足够的空间以避免大切口。
图3.连接孔如果间距太近，可能会在地平面上产生不希望出现的长切口。
半导体EMC的改进
在过去的几年里，半导体制造商想出了几种方法来提高DC/DC电源和效率，同时也提高了电路的EMC。一种方法是使用频率扩频(FSS)调制，有时称为抖动，将基本开关频率的能量扩展到一个更宽的频段，峰值更低。这种方法允许转换器在AM频段(535 kHz至1605 kHz)内切换时通过EMC测试。当转换器切换到AM波段频率以上时，它还降低了FM波段(88 MHz至108 MHz)的辐射噪声。
另一种制造商改进的转换器EMI的方法是包括包装内解耦电容。这通过最小化电容器和开关之间的寄生电感来提供有效的去耦，并且还降低了PCB BOM成本。
MPS是一个很好的先进LED驱动器的例子MPQ7200.．通过工厂调整的FSS调制选项来改善EMI性能，该设备在降压模式下切换为2.3 MHz，在降压-升压逆变器(BBI)模式下切换为1 MHz。在硅中实现了一种低损耗电流传感方法，消除了外部电流传感电阻及其相关踪迹的需要。
LED技术允许发信令和安全性的创新，因为越来越多的LED用于帮助司机与他们的车辆通信。现代LED照明设计需要提供极大的灵活性，万博投注网址同时剩下强大而且没有EMC问题。照明解决方案往往是具有有限的BOM计数的小型PCB，因此需要思想的组件放置和布局设计，以满足增加EMC要求。LED驱动器芯片的功能改进也有助于解决此问题。
Francesc Estragués是单片电源系统公司的应用工程师，Ralf Ohmberger是高级应用工程师。