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[参考译文] BQ25890:EMI 问题、~1.5MHz。 设计审查

Guru**** 646230 points
Other Parts Discussed in Thread: BQ25890
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/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1170192/bq25890-emi-issues-1-5-mhz-design-review

器件型号:BQ25890

您好!  

我们刚刚对产品进行了预测试、通过辐射发射测试时遇到了问题。 您可以进行设计审查吗? 如果可能的话,我希望把它保密。 我可以先向您提供一些信息。  

我们的产品由两个部分组成、两个部分均包含 BQ25890。 我们对这两个器件执行了辐射和电导测试。 请参见下图。  

当第2部分与第1部分对接时、第1部分为自己的电池充电、并为第2部分提供充电电源

第1部分电池仅在插入 USB 时充电。

第2部分是主装置、当预先提到对接时、其电池由第1部分充电、或者当 USB 插入第2部分时。

第1部分辐射发射:

情况1:第1部分插入了 USB、第2部分与之对接、因此第1部分为其自己的电池充电、并为第2部分提供充电电源。  

请忽略400、600和800 MHz 的尖峰、这些是已知的不相关问题。

我们有一系列主动脉峰值60-80MHz、它们之间的间隔为~1.5MHz。

情况2:第1部分为第2部分提供充电电源、USB 未插入。 因此、第1部分中的电池为第2部分充电:

很好很干净!

情况3:第1部分插入了 USB、第2部分未对接(腔室中不存在)。 因此、只能为自己的电池充电。

仍然~1.5MHz 尖峰。  

第1部分传导发射:

情况:第1部分通过 USB 充电。 第2部分不存在。  

我们可以看到~1.5MHz 的存在。 而且、高频中还有许多其他尖峰。

第2部分辐射发射:

情况:插入 USB 后、第2部分充电。 请记住、第2部分还使用 BQ25890。 第1部分不在腔室中。

在这里、我们看不到任何~1.5MHz 尖峰。 尽管80-90 MHz 相当高。  

第2部分共发射:  

情况:第2部分通过 USB 充电。 第1部分不存在。  

THER 在~1.5MHz 时没有尖峰、并且上频率也是斜率。  

这两个 BQ25890S 的原理图在电感器和电容器方面是相同的、某些离散信号和电压输入存在一些差异。 但是、PCB 布局不同。 所以我认为第1部分的布局有些问题。  

可以在这里帮助我吗?

此致、  

Sendre Georgsen

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    您好、Sendre、

    第一步、请仔细检查 此处 以及 数据表 第12节中的原理图/布局指南。  

    如果您想以私人方式共享您的布局、我可以与您单独打开一个消息联系人。 如果您想继续使用私人共享、请接受我的请求。

    我立即怀疑您的开关节点可能存在问题或与设计的该部分相关的问题。 BQ25890的开关频率为1.5MHz (典型值)、与您观察到的尖峰保持一致。

    此致、

    James

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    您好、Sendre、

    我建议您尝试在 VBUS 引脚附近添加一个1nF 电容器、在 PMID 引脚附近添加一个1nF 电容器。

    此外、请尝试在 SW 节点上的 L1之前添加 RC 缓冲器(尽可能靠近 SW)。 您可以使用高带宽示波器检查开关波形、并查找任何可能通知您选择组件的明显振铃行为。

    通过添加这些器件、目标是减少 SW 节点和输入环路的潜在 EMI 源。

    此致、

    James

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    尊敬的 James:

    感谢您的意见。 您的建议也会记录在文档"bq2589x/bq2419x /29x 布局建议"中、该文档位于 :/cfs-file/__key/communityserver-discussions-components-files/196/bq2589xbq2419x_5F00_29xlayoutandEMIrecommendation.pdf 、因此我认为布局没有直接问题?

    我将 在 下周初实施您的建议、并返回结果。  

    此致、  

    Sandre

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    您好、Sendre、

    正确、我目前没有看到任何布局问题。

    此致、

    James

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    尊敬的 James:  

    我现在已将1nF 添加到 PMID 和 VSYS 中。 使用两个不同的 USB-C 壁式适配器(一个输出5V、另一个输出12V) 时、SW 节点如下所示:

    5V USB 输入:

    高端没有太多的振铃、但低端电压会低至-2.3V、低于 SW 节点的绝对最大额定值的低端:  

    12V USB 输入:

    使用12V USB 输入时、SW 节点电压低至-4.17V、这肯定低于绝对最大额定值。  

    我还没有在没有添加电容器的情况下进行测量、我明天就要进行测量。  

    我的示波器仅额定频率为350 MHz、探针也是如此。 与此相关的测量可能存在一些误差。  

    我尝试按照以下指南找到缓冲器值: fscdn.rohm.com/.../buck_snubber_app-e.pdf

    作为起点、我尝试在 SW 节点(电感器之前)和 GND 之间使用500pF (两个1nF 串联)电容器、以找到一个电容器值、该电容器值会暂停振铃频率、但这会真正损坏芯片。 它变得非常热、几秒钟后它会关闭。 它在冷却后没有再次启动。 下一步是添加一个1nF 和2.2R 电阻作为缓冲器、而不查找最佳值。 看看这是否有用(在另一个工作单元上)。  

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    您好、Sendre、

    请告诉我们您在添加 RC 缓冲器时发现的情况、以及如您所述、在没有添加电容器的情况下 SW 节点如何响应。

    此致、

    James

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    尊敬的 James:  

    我对缓冲器进行了一些测试:

    2个 RC 缓冲器、带2R 电阻器和1nF 电容器。 一个位于 SW 节点和 GND (低侧)之间的缓冲器、另一个位于 SW 和 VBUS (高侧)之间:

    5V 输入;

    遗憾的是、我没有看到它的皮图、但结果与12V IN 几乎相同。

    12V 输入:

      

    低侧缓冲器未显著改变 SW,但高侧将低电压从-4.25V (超出绝对最大值(AMV))降低至-2.75V (仍在 AMV 之外)。

    将高侧缓冲器更改为10R 和1nF:

    5V 输入:

    12V 输入:

    结果:将中的低电压降低至-1.27V @ 5V、将中的低电压降低至-1.75V @ 12V。

    我还查看了该缓冲器的频谱、并将其与不带缓冲器的频谱(均为12V IN)进行了比较:

    不带缓冲器:

    使用缓冲器:

    我们可以清楚地看到、在频谱的高端已显著降低。 低端频谱也有所减少、可能不如高端频谱  

    ~1.5MHz 尖峰仍然存在:

    我们是否可以通过任何方法来降低~1.5MHz 尖峰、因为它似乎是根本原因?

    此致、  

    Sandre

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    您好、Sendre、

    您还可以尝试添加一个与自举电容器串联的电阻器、以降低压摆率。

    0Ω Ω 至10Ω Ω 的电阻器值不应对性能产生重大影响。 较高的值将开始影响效率、但也可在必要时使用。

    此致、

    James

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    James、  

    我现在已在 BTST 上添加了一个10R 电阻器。 因此、当前的修改包括以下内容:

    • VBUS 上的1nF 电容器
    • PMID 上的1nF 电容器
    • SW 和 GND 之间的10R + 1nF 缓冲器
    • SW 和 VBUS 之间的10R + 1nF 缓冲器
    • BTST 上的10R 电阻

    结果(这次仅测试了12V 电压):

    BTST 上的10R 电阻器未解决该问题。 实际上、频谱会变得稍微差一些。 还有其他建议吗? SYS 和 BAT 上的1nF 电容器以外的其他电容器、如我先前链接的文档中所述?

    如果可能的话、我会尽量减少~1.5MHz 的尖峰。  

    此致、  

    Sandre

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    您好、Sendre、

    我们仍在对此进行研究。 我将在接下来的两个工作日提供更新。

    此致、

    James

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    您好、Sendre、

    由于这是充电器的开关频率、因此特别降低1.5MHz 尖峰将非常困难。 此外、如果系统的两个部件都使用 BQ25890、开关频率为1.5MHz、但只有一个部件显示不需要的 EMI、则问题可能来自另一个原因。

    根据显示  频率高于 FCC EMI 标准的原始图、缓冲器解决方案看起来会将 EMI 峰值降低到目标阈值以下。 在实施缓冲器之后(在自举电阻器之前)、您是否仍然高于 EMI 标准目标? 我们的 EMI 解决方案旨在满足此标准、但要降低 EMI、则需要更复杂的外部设计。

    此致、

    James

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    尊敬的 James:  

    [引用 userid="513676" URL"~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1170192/bq25890-emi-issues-1-5-mhz-design-review/4419290 #4419290"]则问题可能来自其他来源。

    我使用了电场和 H 场探头来监听电路板、只有充电器电路才是问题的原因。 我认为布局是第1部分问题的一部分、因为与第2部分相比存在差异。 第1部分和第2部分的外形也完全不同、第2部分的充电器电路附近有一个显示屏、可用作屏蔽。 这可能是第2部分通过的原因。

    我现在会将修改后的单元发送到测试实验室、希望得到最好的结果。 还有另一种解决方案。 我们不会向我们的产品销售壁式适配器、因此我可以尝试找到更好的适配器。 我们已经看到不同的适配器提供了不同的结果、但到目前为止、所有结果都超出了限制。  

    [引用 userid="513676" URL"~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1170192/bq25890-emi-issues-1-5-mhz-design-review/4419290 #4419290"]在实施缓冲器之后、您是否仍高于 EMI 标准目标[/quot]

    我无法复制此处的合规性测试实验室设置、因此我进行了相对测量。 我使用故障单元作为基线、使用缓冲器时、发射量似乎降低了几个 DBS。 从原始图中可以看出、几 dB 可能会使我们低于极限、但裕度较低。

    我想在充电器的输入端放置一个 EMI π 型滤波器、但这只会有助于传导测量、因此我们不会遇到任何问题。  

    屏蔽盒也是另一种解决方案、但在此时很难实现、因为我们即将投入大规模生产、因此需要对布局进行巨大更改。   

    感谢您的所有意见。  

    此致、

    Sandre

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    您好、Sendre、

    我的快乐! 如果您有任何其他问题、请在 E2E 上联系我们。 现在、我将把这个线程标记为已关闭。

    此致、

    James