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EMC篇3_数字信号强弱对车灯芯片EMI的影响

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0、文章概要
这篇主要想通过车灯芯片的软配置来说明数字信号强弱对于系统EMI测试的影响。
芯片软配置比对:外部晶振的驱动强度、压摆率、PWM占空比。
(测试芯片GALT61120和TPS92662A)

1、配置说明
1)晶振驱动强度配置
XTALDS 寄存器可配置晶振的驱动强度,分为7个档位。当配置为6时,驱动强度最低。


2)压摆率
LED旁路开关门驱动器设有可变的 Slew Rate,由SLEWRATE Register控制的,每个LED子串有两个bit。
• slew_12_10[1:0]:LED 10-12的 Slew Rate设置
• slew_09_07[1:0]:LED 7-9的 Slew Rate设置
• slew_06_04[1:0]:LED 4-6的 Slew Rate设置
• slew_03_01[1:0]:LED 1-3的 Slew Rate设置

压摆率的设置意义在于改变对LED通断边缘的影响。如下图,压摆率越高,信号边沿越陡峭,其高频成分越多,这意味着它们会产生更多的电磁辐射。


3)PWM占空比
PWM是对LED输出最直接的控制方式,PWM占空比=WIDTH时间 / PWM周期。


2、测试比对
使用接地和电源滤波方案较差的测试板,在RE测试不通过的情况下,比对芯片配置优化会有怎样的影响。这里根据对LED输出影响的强弱,分为非强相关测试和强相关测试。
1)比对方式1_非强相关测试
晶振驱动强度配置和压摆率配置并不直接作用于LED输出,并且配置带来的电流变化较小,对整体系统影响较小,因此我归类于非强相关。
测试对照
芯片配置方案1:晶振驱动强度配置默认,100%;压摆率配置最快;PWM占空比100%。
芯片配置方案2:晶振驱动强度配置最低,10.5%;压摆率配置最慢;PWM占空比100%。
测试结果
不改动系统硬件的情况下,芯片使用配置方案2的结果明显优于配置方案1。可以看到芯片配置方案2的高频率段150MHz~170MHz的2MHz倍频点噪声明显降低。


2)比对方式2_强相关测试
PWM占空比配置是直接作用于LED输出控制,并且配置带来的输出电流变化较大,系统对外辐射的影响较大,因此我归类于强相关。
测试对照
芯片配置方案1:晶振驱动强度配置默认,100%;压摆率配置最快;PWM占空比100%。
芯片配置方案2:晶振驱动强度配置默认,100%;压摆率配置最快;PWM占空比14.9%。
测试结果
在不改动系统硬件的情况下,芯片使用配置方案2的结果明显优于配置方案1,整体频率段噪声都得到大幅降低。


3、测试结论
过强的驱动会导致过冲(overshoot)和下冲(undershoot),这种强烈的数字信号变化会导致更大的瞬态电流,进而产生较强的磁场和电场,影响整体系统的对外干扰。
针对PWM占空比的测试,你觉得修改PWM占空比配置后还有什么因素会影响RE测试的结果?欢迎评论区讨论。

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来自 2楼
一个人破|  楼主 | 2024-11-13 21:53 | 只看该作者
EMC是我比较感兴趣的方向,并且预感将来会越来越重要。后续更新会将目录补充在评论区,欢迎加入讨论

EMC篇1_车前灯EMI改善经验分享:https://bbs.21ic.com/icview-3412458-1-1.html
EMC篇2_芯片corner对EMI的影响:https://bbs.21ic.com/icview-3412462-1-1.html
EMC篇3_数字信号强弱对车灯芯片EMI的影响:https://bbs.21ic.com/icview-3413210-1-1.html

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