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若何应用纳米功率EMI耐受型运算镌汰年夜器刷新IoT设计

宣布时间:2016年12月08日 14:12    宣布者:eechina
要害词: 运算镌汰年夜器 , 物联网 , IoT
作者:Amritraj Khattoi,TI公司

物联网(IoT)应用的设计者主要关注两点:治理电源,最年夜限制地延伸电池寿命;确保可靠的操作,防止种种电磁滋扰(EMI)。物联网革命将引领数十亿电池和线路供电毗连装备的部设,其中网罗许多无线装备。一切这些装备都在争取统一频率频谱。这将发生愈来愈闹热热烈富贵的情形,其中电磁波从多个辐射源发生辐射。自从引入无线装备以来,电磁旌旗暗记滋扰已成为共享未允许频谱的一个效果,操作中的装备数目增添时,效果的主要性也随之增添。诸如烟雾探测器、有毒气体传感器和PIR传感器等具有没有线才干的终端装备由于它们之间的相互作用,须要阻拦特此外辐射EMI测试,如图1所示。

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图1:带有电磁波的无源红外(PIR)传感器和一氧化碳检测器

培植无线感测节点的竞争为EMI测试带来了一定水平的严重年夜性。系统设计职员须要仔细甄选部件来防止重新设计的昂贵资源,由于这能够在产物开发的最后阶段延迟上市时间。除在噪声条件下使命,电池供电的毗连装备还须要在不替换电池的情形下,安然可靠地运转数年。物联网装备的电池寿命变换很年夜,从几小时到几年不等,详细取决于应用和其运转情形。这些IoT装备的设计职员必须选择极低电流消耗的组件,以延伸使命寿命并供应EMI抗扰性。

TI的LPV811系列纳米功率镌汰年夜器消耗低至320nA的静态电流,以最年夜限制延伸电池寿命,而且外部免受EMI滋扰。可是,这些装备着实不网罗在许多比来宣布的运算镌汰年夜器上所看到的全输入EMI滤波器。我们这样做是有启事的,由于添加输入EMI滤波器年夜年夜增添了输入电容,这能够招致具有年夜反映电阻值和源阻抗的亚微安电路中的峰值。相反,我们在LPV801、LPV802、LPV811和LPV812的结构和外部设计中接纳了外部(专有)预防措施,使其尽能够反抗EMI。

为了验证我们内置的EMI主要手艺的有用性,我们较量了LPV802和两款市场优势行的不具有外部EMI掩护的其他品牌同类装备。在所无情形下,应用LPV802的电路体现出比应用同类装备电路更好的EMI抗扰性。我们凭证IEC 61000-4-3(电磁兼容性(EMC)——辐射测试条件)测试了一切三款装备的EMI耐受性。我们在80MHz至6GHz频率下将被测装备(DUT)置于校准的射频(RF)规模,同时凭证IEC 61000-4-3 EMC辐射尺度监测DUT的误差。为了较量这三个装备,我们在类似的电路中同时将三个装备裸露于类似的EMC辐射中,并监测其输入误差。此外,为了丈量有数EMI滤波手艺的有用性,我们测试了两组电路板。一组电路板增添了外部输入EMI电容器,此外一组电路板未装设EMI电容器。

图2所示为在尺度62mil、双层FR4电路板上构建的测试板,其两侧带有接地层,以测试EMI性能。四针毗连器可快速替换电路板。插接传感器引脚可更容易地移除传感器。

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图2:带传感器的测试板

图3所示为测试装配。有四个测试板测试EMI性能。三个测试板具有类似电路,其上装配有不合的运算镌汰年夜器。另外一个测试板以接地参考装备构建,但未在测试中应用。我们将四个测试板中的每个经由历程1m长的四个导体樊篱电缆毗连到中央电池盒(2个AA电池),电缆两头都有EMI扼流圈。我们经由历程15米长的UTP CAT-5电缆将电池盒毗连到控制室,并应用适当的EMI扼流圈,以将输入电压供应纪录系统。带有锥体的两个白盒为场传感器,用于在测试时代监控电场。

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图3:IEC61000-4-3 EMC辐射测试的测试设置

图4所示为IEC 61000-4-3划定的测试效果之一。在30V / m辐射水平,两个同类装备在140MHz时泉源削弱,而LPV802保持到100MHz。浅易来讲,应用LPV802的电路其EMI性能优于应用其他品牌同类装备的电路,在针对不合辐射水平下阻拦的一切划定测试都是这样,特殊是在100-200MHz规模内阻拦的测试。一切装备年夜多不受上频率(> 400MHz)的影响。有关测试条件和效果的详细信息,请参阅应用注释“在气体传感器应用中较量LPV802与其他装备的EMI性能”。

输入电压(V)     
频率(MHz)
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图4:应用电容器阻拦30V / m测试的效果

添加外部EMI输入电容也有助于所有性能。我们建议在正常设计历程当中将其添加。EMI掩护不克不及完全扫除EMI的影响,但它确切有助于降低影响。

添加外滤可进一步降低影响。纵然应用受EMI掩护的装备,我们仍建议阻拦外部滤波。

应用诸如消耗纳米安培静态电流及抗EMI的LPV801、LPV802、LPV811和LPV812的部件,可以赞助设计职员构建具有更长电池寿命并切合全球EMI划定的系统。这有助于降低掩护资源,加速上市时间。也无需担忧在产物开发最后阶段EMI泛起误差而消耗巨资阻拦重新设计。

其他信息

·          关于在不合条件下的完全测试效果,请参见应用注释“”

·          下载数据手册,明确有关每个装备详细功效的更多信息。

·          下载。

·          下载参考设计:。

·          下载参考设计:。


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