Ausrichtung des SMPS-Transformators in Bezug auf die Leiterplatte: Was ist am besten für die EMV?

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Ich habe die Möglichkeit, entweder eine vertikale oder eine horizontale Spule für einen Flyback-SMPS-Transformator zu verwenden, und ich kann nicht abschließend entscheiden, welche für eine minimale Strahlungsstörung am besten geeignet ist, um von nahegelegenen Signalschaltungen aufgenommen zu werden - des gesamten EMV- / Layout-bezogenen Materials Ich habe angeschaut, ich habe nichts gefunden, das speziell dieses Problem direkt erwähnt.

Um ganz klar zu sein, verwende ich "vertikal" als senkrecht zur Ebene der Leiterplatte und "horizontal" als parallel. Hier ist ein kurzes Diagramm - dies soll nicht maßstabsgetreu sein, sondern nur das Konzept veranschaulichen:

Diagramm 1

Das Diagramm zeigt die beiden oben genannten Transformatoroptionen und einige Signalschaltungen, die sich an einer beliebigen Stelle auf derselben Platine befinden können und nicht direkt mit dem Transformator verbunden sind.

Bisher sind hier meine Annahmen - natürlich korrigieren Sie alles, was möglicherweise nicht ganz richtig ist:

  1. Die Rückströme von der Signalschaltung sollten idealerweise in einer Ebene direkt darunter fließen, daher sollte die Signalschaltung keine Schleife entlang der Leiterplattenebene mit einer vertikalen Magnetachse enthalten. Da jedoch ein Abstand zwischen dem Signal und der Grundebene besteht, würden die Signalspuren und ihre Rückwege kleine Schleifen erzeugen, die durch die Leiterplatte nach unten und wieder nach oben zirkulieren und eine horizontale Magnetachse erzeugen - siehe Zeichnung unten für ein Beispiel. Daher sollte der Transformator eine vertikale Magnetachse (Option A) für eine minimale Aufnahme durch so angeordnete Leiterplatten haben.

Abbildung 2

  1. Wenn ein Signal aus irgendeinem Grund nicht so geleitet werden kann, dass der Rücklauf direkt darunter fließt, würde dies eine Schleife mit einer vertikalen Magnetachse erzeugen - siehe Abbildung unten für ein Beispiel, wenn dies geschieht. Obwohl dies vermieden wird, sollte der Transformator für eine minimale Störung in einer solchen Anordnung eine horizontale Magnetachse haben (Option B). Abbildung 3

  2. Im Allgemeinen ist von den Fällen in den beiden obigen Punkten der Fall in Punkt (1) der häufigste und der in Punkt (2) wird vermieden. Auf dieser Grundlage denke ich bisher, dass der vertikale Transformator (Option A) hier am besten ist.

Ich bin nicht zu zuversichtlich, dass ich alles Wichtige in Betracht gezogen habe, daher bitte ich jemanden mit mehr Erfahrung um Vorschläge für andere relevante Faktoren, alles, was ich übersehen habe, oder eine andere Überprüfung, ob ich auf der rechten Seite bin oder nicht Linie.

Danke im Voraus!

Bearbeiten: Einige weitere Informationen zu dem spezifischen Projekt nach den folgenden Antworten - Ich werde EE-Kerne mit einem mittleren Spalt verwenden und höchstwahrscheinlich ein Flussband um die Wicklungen verwenden, um die Strahlung zu dämpfen, obwohl ich die Frage auch nicht stellen möchte Ich habe mich auf dieses Projekt spezialisiert, daher wäre es schön, einen allgemeinen Ansatz für den Umgang mit dieser Situation zu entwickeln, da ich denke, dass er ziemlich allgemein anwendbar ist.

pcb transformer switch-mode-power-supply layout emc ew218
quelle
Bei Dingen wie EMC gibt es viele Einflussfaktoren. Frequenzen, Layout und Funktion Ihres Signalstromkreises und möglicherweise viele andere Faktoren. Es ist schwer, etwas aussagekräftiges zu geben, und wenn möglich ist die beste Option ein Test.
PlasmaHH
Natürlich bin ich mir bewusst, dass das Thema komplex ist und ich nicht erwartet hatte, dass eine Antwort alle Fälle abdeckt - vielleicht stattdessen alle Faustregeln, die ich beachten sollte, oder Feedback zu meinem bisherigen Denkprozess . Im Idealfall hätte ich einen Test durchgeführt, aber leider ist meine Zeitskala für die Fertigstellung dieses speziellen Projekts zu kurz.
ew218
Der Bereich in der Go-Return-Schleife auf Leiterplattenoberflächen wie in 1. wird normalerweise als notwendiges Übel angesehen - aber halten Sie die Abstände kurz. Schleifen wie in 2. sind normalerweise nicht erforderlich und sollten vermieden werden. Ein Schlitz über den Pfad (z. B. in einigen Fällen in der Grundebene) ist normalerweise eine sehr schlechte Idee.
Russell McMahon
Natürlich wird es eine begrenzte Fläche geben - es ist unmöglich, den Abstand zwischen zwei Strompfaden auf Null zu verkleinern! Ich bin damit einverstanden, dass das genaue Szenario in Punkt (2) vermieden werden sollte, und ich werde keine Schlitze in Grundebenen verwenden. Es ist jedoch möglich, sich einige Szenarien vorzustellen, in denen Schleifen in einem Entwurf existieren, der die dargestellte Magnetachse hat (das Eine spezifische Zeichnung war eher als ein Beispiel als als der einzige Fall gedacht. Die Frage ist nicht, wie die Gleise zu verlegen sind, sondern bei angemessener Berücksichtigung der Verlegung, wie der Transformator auszurichten ist, um die Kopplung aufgrund von Strahlung zu minimieren.
ew218

Antworten:

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Was ist das Beste für EMC?

Kupferband um den Transformator - Ich habe dies getan, um die Wicklungen bei einem Auftrag abzuschirmen, der Streustrahlungsemissionen verursachte, die aufgenommen werden konnten - das "streunende" Magnetfeld wurde durch das Band messbar gedämpft. Nicht elegant wie ein Bodge in einem EMV-Labor, aber mit einem eleganteren Schild in Produktion gegangen.

Andy aka
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Vielen Dank, aber ich hatte bereits vor, ein Flussband zu verwenden, um die Strahlung zu dämpfen - ich habe dies in der Frage nicht erwähnt, um zu versuchen, es allgemeiner zu gestalten, anstatt zu spezialisiert auf dieses Projekt, obwohl ich es vielleicht in bearbeiten werde Wie ich mir vorstelle, beeinflusst ein Flussband das Strahlungsmuster und kann daher beeinflussen, welche Orientierung am besten ist. Ich hatte noch keine Gelegenheit, einen Testprototyp mit dem Flussband zu bauen, um zu sehen, welchen Unterschied es macht, aber ich gehe davon aus, dass es noch etwas zu gewinnen gibt, wenn der Transformator optimal ausgerichtet wird ...
ew218
"Ich gehe davon aus, dass die optimale Ausrichtung des Transformators noch etwas bringt" - Nicht, wenn es sich um einen EMV-Test in einem Labor handelt, da das "Teststück" in drei Ebenen gedreht und getestet werden muss.
Andy aka
Ich konzentriere mich nicht auf Interferenzen mit der Außenwelt, sondern auf Interferenzen innerhalb des Geräts - es ist wirklich nur das Szenario, in dem sich einige empfindliche Schaltkreise auf derselben Platine wie das SMPS befinden - daher die Frage nach der Ausrichtung des Transformators. was natürlich in Bezug auf die Leiterplattenschaltung festgelegt ist. In diesem Design wird es zwar nie ein EMV-Testlabor geben (es ist nur ein Einzelstück für eine benutzerdefinierte Laborhardware), aber ich habe mich trotzdem gefragt, ob Richtlinien für dieses Problem bei der Auswahl der Ausrichtung der Transformator-Leiterplatte festgelegt wurden .
ew218
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Je nach Aufbau kann ein Haufen EMI aus der Lücke eines Flybacks austreten. Wenn das Mittelbein eine Lücke hat, wird es minimiert. Wenn alle drei Beine beabstandet sind, werden Feldlinien aus jeder der Lücken herauskommen.

Spehro Pefhany
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Ich verwende EE-Kerne mit nur einem mittleren Spalt in meinem Design - die anderen beiden Beine der Kerne berühren sich.
ew218