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如何应对D类音频应用中的EMI(电磁干扰)问题

时间:11-21 来源:互联网 点击:

免在接地或电源层内切断走线,否则可能会造成非意愿针孔;

  4. 对所有的高频时钟线路提供足够的端接;

  5. 为电路板连接器提供适当滤波;

  6. 良好的PCB设计可避免出现环路天线。环路天线可以使正向和反向的电流都在定义好的路径上传导。

  另外,还可以通过抑制天线的电流来制止辐射。

  对于音频设计人员来说,必须考虑下列两点:

  1. 把由音频放大器到扬声器的走线长度缩到最短。因为一旦走线达到波长的四分之一,就会出现明显的辐射,走线或电线便会变成天线。

  2. 对于无滤波器的D类系统,连接着放大器输出和扬声器的走线或电缆将会是RF放射的最大来源。

  

  图5:在放大器附近放置铁氧体磁珠是有效抑制EMI的方法

  在放大器附近放置铁氧体磁珠并与扬声器串列,可以是很有效的抑制EMI的方法。为了进一步理解铁氧体磁珠的抑制方法,我们将铁氧体磁珠分成频变电阻和电感元件,如图5所示。要抑制EMI,铁氧体磁珠需要作为电阻器,但因为Rdc=0,该处没有直流电压降。对于频率低于1 MHz的应用,采用这种方法很有效。此外,如图所示,还需要考虑二元分压器。Z1和Z2都是频率相关的,为了达到所需的低通滤波器功能,以下的关系必须成立:在要求的频率下Z2>>Z1,在噪声频率下Z1>>Z2。

  铁氧体通常会用来作为串联元素,电容便作为分流元素。 这里的电容可以是物理电容,也可以是集中电容。传递函数表示Z1和Z2将会分别随着频率(1/jωC)增加和减少。而系统将会有某程度的阻尼明显地消减共振效应。

  从图中可见,在处理D类固有的周期性方波时,最基本的难题是谐振间隔时出现的集中能量。为了设计一个“安静”的低EMI D类放大器,一个方法是将频率来回抖动,或扩展开关的频谱,降低频谱内所有点上的能量。与传统的D类放大器相比,扩频调制方案有几个重要的优点:除了可保持高效效率和低THD+N外,更重要的是大幅削减了辐射噪声和EMI,如图6中所示。

  

  图6:扩频调制方案除了可保持高效效率和低THD+N外,还能大幅削减了辐射噪声和EMI

  LM48511是一个扩调制式D类音频放大器,内部集成了一个内置式升压稳压器,可把电压提升至7V,从而增强放大器的输出功率和音频声压级。此外,该升压稳压器即使在电池衰减的情况下也可使放大器维持一个固定的输出水平。

  LM48511特设有一个逻辑可选扩频调制器,可削减EMI并且可免除使用输出滤波器或扼流圈。如图7所示,扩频调制器会供给一个标准的H-桥,该H-桥负责驱动桥接式负载扬声器。在扩频模式中,开关频率会在约330kHz频率处随机发生10%的变化,从而减少由扬声器、相关的电线和走线所产生的辐射性EMI放射。在这个模式下,一个固定频率的D类放大器会展现出比开关频率高几倍的频谱能量,而LM48511的扩频体系结构将会把这些能量扩展到一个较大的频宽,从而减少电路中的峰值噪声功率。

  

  图7:扩频调制器供给一个标准的H-桥,该H-桥负责驱动桥接式负载扬声器

  电磁性干扰是一个系统级的问题。对于音频设计人员来说,在进行设计规划以及选择器件、材料时都必须考虑到EMI问题。

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