Abgestrahlte/leitungsgebundene Störungen

Bitte nicht stören!

1. August 2022, 13:51 Uhr | Iris Stroh

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

System- und Komponentenebene sind entscheidend

Dr. Giuseppe Bernacchia, System Architect für Telecom Applications und Head of Product Definition for Power Management IC, und Dr. Francesco Di Domenico, Senior Principal Application Engineer für Telecom Applications, beide bei Infineon Technologies, erklären, dass Rauschen (EMI) im Allgemeinen sowohl auf Komponenten- als auch auf der Leiterplattenebene bekämpft werden kann. Auf der Bauelementeebene trägt beispielsweise eine spezifische Platzierung der Leistungsbauelemente zur Verringerung des Rauschens bei. Die Aufteilung der Ausgangsstufe in zwei symmetrische Teile auf gegenüberliegenden Seiten des IC und die Bereitstellung von Versorgungs- und Masseanschlüssen für jedes der beiden Teile trägt laut ihrer Aussage dazu bei, die Magnetfelder, die durch den Stromfluss durch die Ausgangsbauelemente erzeugt werden, zu eliminieren. Außerdem trägt eine »saubere Ein- und Ausschaltsteuerung der Ausgangsstufe dazu bei, dass di/dt und damit auch das Rauschen verringert werden«, so die Infineon-Experten. Dabei müsse ein Kompromiss zwischen Rauschverhalten und Effizienz gefunden werden.

In neueren Ansätzen geht es laut der Infineon-Experten eher um die Einführung aktiver Filter auf dem Chip, um das auf den Eingangsleitungen entstehende Rauschen zu kompensieren. Die Infineon-Experten: »Auf der Leiterplattenebene ist es wichtig, Filterkondensatoren sehr nahe am Gehäuse zu platzieren, um die Größe der Stromschleife zu verringern. Je größer die Schleife ist, desto höher sind die parasitären Induktivitäten und das Rauschen.«

Um den Entwicklern zu helfen, bietet Infineon typischerweise Richtlinien, die dabei unterstützen, leitungsgebundene und abgestrahlte EMI (die z. B. von Leistungsschaltern in Hochleistungs-SMPS erzeugt wird) zu minimieren, und zwar in Form von Whitepapers und Anwendungshinweisen zum PCB-Layout, zu den Einstellungen der Treiberschaltung etc. Darüber hinaus nutze Infineon bei der Entwicklung neuer Leistungstechnologien und Gehäusekonzepte das interne Anwendungswissen, um potenzielle EMI-Auswirkungen zu reduzieren.

Experte für den Automotive-Markt

Jorge Salhuana, Vice President und General Manager für »Advanced Power and Safety PL in der Advanced Analog Business line« von NXP Semiconductors, betont, dass sich NXP auf PMICs (Power-Management-ICs) konzentriert, die mehrere Stromversorgungen für Automobil-, Industrie- und IoT-Anwendungen in einem Chip umfassen. »NXP ist Experte für abgestrahlte und leitungsgebundene Emissionen in Stromversorgungen für den Automobilmarkt«, so Salhuana. Gehe es um abgestrahlte Emissionen, setze NXP auf Fachwissen in EMV-Optimierungstechniken, einschließlich Frequenzsynchronisation, Spreizspektrum, Anstiegsgeschwindigkeitssteuerung und manueller Frequenzabstimmung bei Schaltreglern. Salhuana: »Wir beraten unsere Kunden bei der Gestaltung der Platine und der Anordnung der Bauteile auf der Platine, um die abgestrahlten und leitungsgebundenen Emissionen zu verbessern.«

Als Beispiel für eine gute Systemlösung für Radar im Fahrzeug verweist Salhuana darauf, dass die Power-Management-ICs zusammen mit der Verarbeitungsplattform und dem Transceiver entwickelt werden. Salhuana abschließend: »Wir bieten für unsere Produkte auch eine Dokumentation zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit an.«

Hohe PSRR-Werte

Die Unternehmen investieren weiter in Entwicklungen von Produkten, die im System wenig Störungen erzeugen. So erklärt beispielsweise Morroni, dass TI auch in Zukunft in rauscharme LDOs mit hohen PSRR-Werten investiere und gleichzeitig daran arbeite, die Einschaltwiderstände (RDS(on)) seiner Leistungs-FETs zu verbessern. Morroni: »Diese Investitionen in fortschrittliche Prozesstechnologien geben Systemdesignern die Möglichkeit, höhere Wirkungsgrade zu erzielen.

Weiterentwickelte Bauelemente erlauben ein Verkleinern der Die-Fläche, sodass ohne Einschränkung der Leistungsfähigkeit auf kleinere Gehäuse zurückgegriffen werden kann. Mit den platzsparenden Gehäusen wiederum sind kompaktere Leiterplatten-Layouts möglich, wodurch sich die Empfindlichkeit der Platine gegenüber gestrahlten Störgrößen verringert.« Ein Beispiel für diesen Ansatz zur Steigerung der Leistungsdichte sei der TPS7A54, »der als kleinster 4A-LDO der Industrie auf den Markt gebracht wurde, dabei aber bezüglich des RDS(on) und der Wärmeableitfähigkeit auf dem Niveau von Bausteinen liegt, deren Gehäuse um 30 bis 40 Prozent größer sind«, so Morroni weiter.


  1. Bitte nicht stören!
  2. System- und Komponentenebene sind entscheidend

Verwandte Artikel

Analog Devices GmbH, Texas Instruments, STMicroelectronics GmbH