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三相变频电源电子电路的核心-晶振与PCB规划怎么完美结合?

我们常把晶振比喻为三相变频电源数字电路的心脏,这是由于,三相变频电源数字电路的一切作业都离不开时钟信号,晶振直接操控着整个体系,若晶振不运作那么整个体系也就瘫痪了,所以晶振是决议了三相变频电源数字电路开端作业的先决条件。

我们常说的晶振,是石英晶体振荡器和石英晶体谐振器两种,他们都是运用石英晶体的压电效应制造而成。在石英晶体的两个电极上施加电场会使晶体发生机械变形,反之,如果在晶体两边施加机械压力就会在晶体上发生电场。并且,这两种现象是可逆的。运用这种特性,在晶体的两边施加交变电压,晶片就会发生机械振动,一起发生交变电场。这种轰动和电场一般都很小,但是在某个特定频率下,振幅会显着加大,这就是压电谐振,类似于我们常见到的LC回路谐振。

作为三相变频电源数字电路中的心脏,晶振在智能产品中是怎么发挥作用的呢?以智能家居如空调、窗帘、安防、监控等产品来说,都需求无线传输模块,它们经过蓝牙、WIFI或ZIGBEE等协议,将模块从一端发到另一端,或直接经过手机操控,而晶振就是无线模块里的中心元件,影响着整体系的稳定性,所以挑选好体系运用的晶振,决议了三相变频电源数字电路的胜败。

由于晶振在三相变频电源数字电路中的重要性,在运用和规划的时分我们需求当心处理:
1、晶振内部存在石英晶体,遭到外部碰击或下跌时易形成石英晶体开裂破损,进而形成晶振不起振,所以在规划三相变频电源电路时要考虑晶振的可靠装置,其方位尽量不要接近板边、设备外壳等。
2、在手工焊接或机器焊接时,要注意焊接温度。晶振对温度比较敏感,焊接时温度不能过高,并且加热时刻尽量短。

合理的晶振布局能够按捺体系辐射搅扰
一、问题描绘
该产品为户外摄像机,内分中心操控板、sensor 板、摄像头、SD 存储卡和电池五部分组成,外壳为塑胶壳,小板仅有两个接口:DC5V 外接三相变频电源接口和数据传输的USB 接口。经过辐射测验发现有33MHz 左右的谐波杂讯辐射问题。
原始测验数据如下:
三相变频电源电子电路的核心-晶振与PCB规划怎么完美结合?

二、剖析问题
    该产品外壳结构塑胶外壳,对错屏蔽资料,整机测验只要三相变频电源线和USB 线引出壳体,莫非搅扰频点是由三相变频电源线和USB 线辐射出来的吗?故别离作了一下几步测验:
    ( 1 ) 仅在三相变频电源线上加磁环,测验成果:改进不显着;
    ( 2 ) 仅在USB 线上加磁环,测验成果:改进依然不显着;
    ( 3 ) 在USB 线和三相变频电源线都加磁环,测验成果:改进较显着,搅扰频点整体有所下降。
    从上可得,搅扰频点是从两个接口带出来的,并非是三相变频电源接口或USB 接口的问题,而是内部搅扰频点耦合到这两个接口所导致的,仅屏蔽某一接口不能处理问题。
    经过近场量测发现,搅扰频点来之于中心操控板的一个32.768KHz 的晶振,发生很强的空间辐射,使得周围的走线和GND 都耦合了32.768KHz 谐波杂讯,再经过接口USB 线和三相变频电源线耦合辐射出来。而该晶振的问题在于以下两点问题所导致的:
   ( 1 ) 晶振间隔板边太近,易导致晶振辐射杂讯。
   ( 2 ) 晶振下方有布信号线,,这易导致信号线耦合晶振的谐波杂讯。
   ( 3 ) 滤波器材放在晶振下方,且滤波电容与匹配电阻未依照信号流向排布,使得滤波器材的滤波作用变差。

三、处理对策
    依据剖析得出以下对策:
    (1)晶体的滤波电容与匹配电阻接近CPU 芯片优先放置,远离板边;
    (2)牢记不能在晶体摆放区域和下方投影区内布地;
    (3)晶体的滤波电容与匹配电阻依照信号流向排布,且接近晶体摆放规整紧凑;
    (4)晶体接近芯片处摆放,两者间的走线尽量短而直。

四、定论
    如今许多体系晶振如今许多体系晶振时钟频率高,搅扰谐波能量强;搅扰谐波除了从其输入与输出两条走线传导出来,还会从空间辐射出来,若布局不合理,简单形成很强的杂讯辐射问题,并且很难经过其他方法来处理,因此在PCB 板布局时对晶振和CLK 信号线布局非常重要。

晶振的PCB规划注意事项
(1) 耦合电容应尽量接近晶振的三相变频电源引脚,方位摆放次序:按三相变频电源流入方向,依容值从大到小依次摆放,容值最小的电容最接近三相变频电源引脚。
(2) 晶振的外壳有必要接地,能够晶振的向外辐射,也能够屏蔽外来信号对晶振的搅扰。
(3) 晶振下面不要布线,保证彻底铺地,一起在晶振的300mil范围内不要布线,这样能够避免晶振搅扰其他布线、器材和层的性能。
(4) 时钟信号的走线应尽量短,线宽大一些,在布线长度和远离发热源上寻觅平衡。
(5) 晶振不要放置在PCB板的边缘,在板卡规划时特别注意该点。

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