圖1：帶有電磁波的無源紅外（PIR）傳感器和一氧化碳檢測器

 

創(chuàng)建無線感測節(jié)點的競爭為EMI測試帶來了一定程度的復雜性。系統(tǒng)設計人員需要仔細甄選部件，以避免重新設計的昂貴成本，這可能在產(chǎn)品開發(fā)的最后階段延遲上市時間。除在噪聲條件下工作，電池供電的連接設備還需要可靠地操作多年而無需更換電池。物聯(lián)網(wǎng)設備的電池壽命變化很大，從幾小時到幾年不等，具體取決于應用和其操作環(huán)境。這些IoT設備的設計人員必須選擇消耗極低電流的組件，以延長工作壽命并提供EMI抗擾性。

 

TI的LPV811系列納米功率放大器消耗低至320nA的靜態(tài)電流，以最大限度延長電池壽命，并內(nèi)部保護免受EMI。然而，這些設備并不包括在許多最近發(fā)布的運算放大器上所看到的全輸入EMI濾波器。我們在TI有意為之，因為添加輸入EMI濾波器大大增加了輸入電容，這可能導致具有大反饋電阻值和源阻抗的亞微安電路中的峰值。相反，我們在LPV801、LPV802、LPV811和LPV812的布局和內(nèi)部設計中采用了內(nèi)部（專有）預防措施，使其盡可能對抗EMI。

 

為了驗證我們內(nèi)置的EMI緩和技術的有效性，我們對比了LPV802和不具備內(nèi)部EMI保護的兩個流行的競爭設備。在所有條件下，使用LPV802的電路表現(xiàn)出比使用競爭設備的電路更好的EMI抗擾性。我們根據(jù)IEC 61000-4-3（電磁兼容性（EMC）——輻射測試條件）測試了所有三個設備的EMI耐受性。我們在80MHz至6GHz頻率下將被測設備（DUT）置于校準的射頻（RF）范圍，同時根據(jù)IEC 61000-4-3 EMC輻射規(guī)范監(jiān)測DUT的故障。為了對比這三個設備，我們在相同的電路中同時將所有三個設備暴露于相同的EMC輻射。并監(jiān)測其輸出偏差。此外，為了測量常見EMI濾波技術的有效性，我們測試了兩組電路板，一組電路板增加了外部輸入EMI電容器；另一組電路板未裝設EMI電容器。

 

圖2所示為在標準62mil、雙層FR4電路板上構建的測試板，其兩側帶有接地層，以測試EMI性能。四針連接器可快速更換電路板。插接傳感器引腳可更容易地移除傳感器。

 

圖2：帶傳感器的測試板

 

圖3所示為腔中的測試裝置。有四個測試板測試EMI性能。三個測試板具有相同電路，其上安裝有不同的運算放大器。另外一個測試板以接地參考配置構建，但未在測試中使用。我們將四個測試板中的每一個通過1m長的四個導體屏蔽電纜連接到中心電池盒（2個AA電池）。電纜兩端都有EMI扼流圈。我們通過15米長的UTP CAT-5電纜將電池盒連接到控制室，并使用適當?shù)腅MI扼流圈，以將輸出電壓供給測井系統(tǒng)。帶有錐體的兩個白盒為用于在測試期間監(jiān)控電場的場傳感器。

 

圖3：IEC61000-4-3 EMC輻射測試的測試設置

 

圖4所示為IEC 61000-4-3規(guī)定的測試結果之一。在30V / m輻射水平，兩個競爭設備在140MHz時開始減弱，而LPV802保持到100MHz。一般來說，使用LPV802的電路的EMI性能優(yōu)于使用競爭設備，這針對不同輻射水平下進行的所有規(guī)定測試，特別是在100-200MHz范圍內(nèi)進行的測試。所有設備大多不受上（> 400MHz）頻率的影響。有關測試條件和結果的詳細信息，請參閱應用注釋“在氣體傳感器應用中對比LPV802與其他設備的EMI性能”。

 

圖4：使用電容器進行30V / m測試的結果

 

添加外部EMI輸入電容也有助于整體性能。我建議在正常設計過程中將其添加。EMI保護不能完全消除EMI的影響，但它確實有助于降低影響。

 

添加外濾可進一步降低影響。即使使用受EMI保護的設備，我仍建議進行外部濾波。

 

使用諸如消耗納安培靜態(tài)電流及抗EMI的LPV801、LPV802、LPV811和LPV812的部件，可以幫助設計人員構建具有更長電池壽命并符合全球EMI規(guī)定的系統(tǒng)。這有助于降低維護成本，提高上市時間。此外，若在產(chǎn)品開發(fā)最后階段EMI出現(xiàn)故障，也無需耗費巨資進行重新設計。

 

 

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