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[参考译文] MCU EMI

Guru**** 2562120 points


请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/microcontrollers/arm-based-microcontrollers-group/arm-based-microcontrollers/f/arm-based-microcontrollers-forum/765376/mcu-emi

器件型号:TM4C1294KCPDT

很明显、通过 ADC 通道进入的 EMI 会攻击 USB、EMACK 和 GPTM 边沿计数。  奇怪的是、3英寸至6英寸将电线 X11接头连接到通过 EMI 问题屏蔽的直流逆变器、需要由定制 PCB 工程师来应对。  MCU 与 EMI 进入 AINx 通道的接近程度经验证 以某种方式进入 VDD/LDO 或 AHB 并攻击某些外设。 无论 VDD 引脚上添加的大容量电容如何、都无法降低电感 EMI。

为了 避免 USB0、 PHY0的 SCR 闩锁、该补救措施包括更改 AINx 通道上 的去耦电容值、200pf 降至100pf 或更低。 如何 允许更多 EMI 进入 MCU 停止 PHY 闩锁 、然后  立即崩溃 USB0并影响 GPTM 边沿计数? EVM X11 Booster Pack 接头 和 OTG 端口 都不受同一 EMI 源的影响。 我们 没有合适的实验室环境来发现差异所在。

 TI 是否 考虑 更新 TM4C1294设计指南以保护 MCU 暴露在 直流逆变器等 EMI 源附近? 同样、EVM X11、 Booster Pack 接头误导 工程师 TM4C1294 MCU 主要不受 EMI 干扰、因为 OTG、PHY、GPTM 边沿计数器不受相同 EMI 源的影响。    

 EMI 源:

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    没有计划在 TM4C1294系统设计指南中添加其他 EMI 指南。 TM4C1294的问题并不是唯一的。 我们已经提供了一些设计指南、包括 :www.ti.com/.../szza009.pdf
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    尊敬的 Bob:

    自定义 PCB 的工作电压高达24V 直流、但 ADC 仅在高 EMI 通道上运行时需要大于400us 的稳定时间才能获得真正的结果。 总线电压 ADC 采样>82vdc 保持不变,并成功实现>25us 的 PWM 触发转换器趋稳。 但使用 GPTM 在 EMI 通道上触发 ADC 采样需要大于400us 的趋稳时间、这是怎么可能没有问题的? 某种情况会导致 ADC 到转换器的行为错误并同时停止 USB 数据传输。

    然而、三个 PWM 发生器持续发展、好像它不是人体的业务。 但是、GPTM 边沿计数会同时成为问题、PWM 将完美地运行电机。 另一个 GPTM 120MHz 时钟单次触发从那些没有单一故障的@25us EMF 样本中创建 FOC 换向代码。 如果 EMI 影响一个 GPTM、它应该对所有 GMTM 产生同等影响、对吧?

    EVM 通道与 ADC 输入之间的导线距离为6英寸。 定制 PCB 具有铁氧体磁珠、并且在 EMI 通道中添加了1兆欧级串联电阻器、可减少瞬变、而不会阻止这些瞬变。 通过 EVM 上的钳位通道肖特基+3V3没有产生任何影响、从而使瞬态峰值降低至大于4V。 MOV 可能会比1ns 钳位3V3 TVS 更好? OnSemi 支持人员说、他们的 ESD 3V3 TVS 不会钳位在5V 以下、我们需要他们不再制造的 TVS 齐纳二极管。 TI 如何制造低于+5V 的快速3V3 TVS 钳位?
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    您可能会考虑在 EVM 和电路板之间的电缆上使用双绞线。 信号线应与接地线绞合。 这将大大减小天线环路的尺寸、从而减少电缆中拾取的能量。
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    Bob

    您是否注意到 PDF 1999的出版日期已有20年? 请注意、定制 PCB 具有类似的网格化配电和 DGND 岛、这些岛在 TPS73533 LDO 之前通过 SMT 20m Ω 铁氧体磁体与 AGND 平面分离、从而将输入与输出接地平面分离。 几个连接的 DGND 填充覆铜(顶部/底部)放置在 MCU 的两侧/相对侧分配功率、+3V3并不特别类似于网格中的多点。

    我可以对原理图和 TI 的 PCB 箔纸 PDF 进行 PM 设计、以检查哪些因素可能会帮助 TM4C1294外设更好地运行。 TI 如何期望任何人都相信 Tiva TM4C1294 MCU 拥有20年历史的 EMI 文档? 当它产生时、似乎纳米 CMOS 裸片是虚构的。 如果这不是真正的 Stellaris LM3S 系列、它本可以超过50MHz 时钟速率。
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    是的、我注意到该文档已有20年历史。 降低 EMI 的基本原理没有改变(我从事此工作已有38年了)。 我们不进行原理图或布局审查。
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    您好、Bob、

    [引用 user="Bob Crosby">您可以考虑在 EVM 和电路板之间的电缆上使用双绞线。 [/报价]

    您 已经误解 了 EVM 驱动逆变器已经有6英寸双绞线、工作时不 会出现高达165vdc 的问题。 它是 MCU 安装在直 流逆变器本地的定制 PCB、 可解决 >24V 直流电源问题。

    当然、可以采取一些措施来减少 ADC/USB 对 PWM SNR 的入侵并一 步纠正几个问题?

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    [引用 user="Bob Crosby"]我们不进行原理图或布局审阅

    然后、TI 应提供   EVM 用于实现  TM4C1294设计指南中未发布的层的确切布局指南。 如果 这确实是 EMI 影响 MCU 但不影响 EVM 的方式、 则 PCB 层图应  公开发布 、其他 RDK 提供的 TIDA 光绘层 图也应公开发布。

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    设计文件已以 EAGLE 格式提供、网址为 :http://www.ti.com/tool/EK-TM4C1294XL

    为方便起见、我附上了 Gerber 文件 :/cfs-file/__key/communityserver-discussions-components-files/908/EK_2D00_TM4C1294XL_2B00_REV_2B00_E_2B00_Gerbers.zip

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    相当确定上次访问 EVM 页面时、2015年没有 Gerber。 今天从 EVM 中移除 MCU、焊盘下方必须是实心铜的第二层、焊料不愿意通过多种加热方法流动。 VDD 似乎是一个问题、因为它拉低了3V3 LDO、就像短路一样、最终通过硬质合金轮切断了 PCB 上的 MCU。 在 MCU 周围电路板过热之前、测得的 VDD 为185欧姆。 移除后、清理了所有测得的0.4欧姆的引脚 shinny 和 VDD 至 GND、引脚之间没有焊料短路。

    在加热引脚395*C 的过程中、MCU 下方的层似乎将 VDD 与 GND 短接20分钟。 用铁348*C 添加到所有引脚上的回流焊将开始流动,在铁头到达另一端之前固化 尝试了该方法的侧面到侧面切屑角塑料提升点。 移除单个 MCU 大约需要1.5小时。 在 MCU 底部下方使用 AGND 箔的定制 PCB 使用热气工具150*C 预热拆卸不到10分钟,然后从角落小心地斜升335*C。

    移除故障 MCU 之前的1.5小时是即使在第二层也不会有铜箔封装的好理由。 Mumetal 或铜屏蔽底部 MCU 塑料外壳对于阻止 EMI 将更加有效。 由于 PWM 和其他信号走线通常直接在 MCU 塑料外壳下运行、因此值得为 MCU 额外支出。 镍铁0.025英寸厚的金属木乃构成令人惊叹的 EMI 块。 可能会在下一个更换更高105*C MCU 版本的 MCU 下测试一个部件。

    如果 在4层 PCB 中产生 EMI 屏蔽、铜粘性胶带可能是成本较低的替代方案:

    https://www.ebay.com/itm/20mmA-30m-Coppper-Foil-EMI-Shielding-Self-Adhesive-Low-Impedance-Conductive-Tape/162587836006?_trkparms=aid%3D111001%26algo%3DREC.SEED%26ao%3D1%26asc%3D20160908105057%26meid%3D599682d3b05f4608adc1cf265be141d1%26pid%3D100675%26rk%3D1%26rkt%3D15%26sd%3D162587836006%26itm%3D162587836006&_trksid=p2481888.c100675.m4236&_trkparms=pageci%3Af826470a-20dd-11e9-b420-74dbd18083e9%7Cparentrq%3A86a73bef1680ab4dc4a4bf91fffc765b%7Ciid%3A1 

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    [引用 user="Bob Crosby"]您可以考虑在 EVM 和电路板之间的电缆上使用双绞线[/引用]

    这是一种旧的画面、并认为它是采用 双绞线的较新版本。 正确的方法是、PWM 和 EMF 导线是双绞线、 EMF 导线的 EVM 侧 GND 未连接。

    BTW EVM Booster 接头都是微小的天线、它们都粘在空气中。 因此、很难 理解 它们如何避免影响定制 PCB 的相同 EMI。  我的直觉是 MCU 与高压源的接近是目前面临的更大问题。