基于PHY-ADIN1300和LTM8078在线式医学影像终端EMI设计

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基于PHY-ADIN1300和LTM8078在线式医学影像终端EMI设计 [复制链接]

 

      项目背景：公司原有的一款在线式工业摄像机芯模组进行更新升级为一款在线式医学影像终端模组，提出2点技术指标要求：1.功能需求满足；2.符合医用电气设备电磁兼容要求和试验。

在做EMC测试过程中，静电、浪涌以及各种抗扰度测试都很顺利，唯独在做RE（GB9254 RE Test_30M～1GHz）测试中，出现一些超标频点125MHz、187.5MHz、250MHz、312.5MHz、375MHz、500MHz、625MHz、750MHz、875MHz等，如下图所示：

 

      该影像终端对外接口只有两个，千兆以太网RJ45和DC12V工业电源接口。结合超标频点的特征，初步判断与网络PHY时钟（125MHz）和DCDC密切相关。通过排除法试验测试，确认PHY收发时钟（RXC和TXC）和DCDC模块（12V转5V）对超标频点和幅度都有影响。在现有终端上进行EMC整改，方案如下：

（1）网线、电源线加磁环

（2）网线屏蔽处理

（3）内部模组包裹铜皮屏蔽处理

（4）外结构分体之间通过导电棉连通

（5）内部腔体缝隙填充锡纸；

（6）镜头采用屏蔽网处理。

       通过反复进行测试，发现这些外部措施，首先频点都依然存在并未消除，其次各个超标频点降低的幅度非常有限，最重要是这些措施在实现产品批量化方面比较困难。针对此问题，经过小组讨论，进行全面硬件整改，增加EMC设计。

1.  硬件物理架构更改，从原有叠板架构改为分离式架构，将MAC和PHY集成单板设计，保持RX/TX数据时钟保持在同层设计，避免天线效应。如下图所示

 

2. 将原有集成式RJ45改为RJ45与隔离变压器分体方式，增加对地滤波电容设计，取消RJ45网络指示灯设计。

 

      3.对phy RXC和TXC增加RC滤波设计，以便调整时钟信号边沿质量；对差分对TX/RX信号增加共模电感，做部分能量衰减。

 

      4.重点来了，当时做出一个重要抉择，更换phy芯片。原因也很简单，由于对电磁辐射领域的无知，加上成本考量，尽一切可能一次整改成功，决定对phy芯片重新选型。当时原本用了RTL8211，参考了88E1111、AR8035、KSZ9031等多家的phy，偶然间在ADI官网上搜到了这款ADIN1300，当时官网这颗芯片介绍中提到了EMC测试标准，如下图所示：

       不仅有EMC测试标准，符合EN55032电磁辐射骚扰（CLASS A），而且低延时、低功耗，其鲁棒性和工业性特征及其显著。但心里不是很确认，当时找到原厂技术支持，特地对这款工业级以太网PHY进行沟通，确认原厂的确做过暗室测试，测试报告都有相关记录。最终确定型号为ADIN1300CCPZ，严格按照官方提供的DEMO设计说明，采用ADP223ACPZ双路低噪声LDO为ADIN1300提供内核电压和工作电压，以避免开关电源DCDC带来的干扰。

 

     5.另外一个关键点，就是更换输入电源的DCDC芯片。对于电源类芯片，ADI除了贵点，其他哪哪都好。当时也没有看其他家，因为早就了解到ADI在开关电源领域推出Silent Switcher 架构，采用专有对称式设计和封装技术，在尽可能高频率下实现高效率转换，同时又较大限度降低EMI。结合ADI公司的降压uModule系统级封装方案，确定电源型号为LTM8078EY#PBF，如下图所示

 

      宽输入电压范围，单/双路输出可以切换使用，采用Silent Switcher 架构，uModule紧凑型封装，EMI测试标准CISPR22，外围电路设计简单，只要老板不心疼钱，真的是无脑选择。

 

   6.废话不多讲了，直接看整改完之后，测试结果如下图所示

从图上可以看出，尽管个别频点还能看见，但是幅度都已低于标准值，满足EMC标准要求。

 

 

          总结一句话，幸好过了，不然……

 

 

吾妻思萌

铠装屏蔽线，磁环都是神器。
那个天线效应我觉得还是比较难找

pol666

吾妻思萌 发表于 2023-10-17 15:14 铠装屏蔽线，磁环都是神器。 那个天线效应我觉得还是比较难找

这个天线效应，可能不是单个因素影响的，变量比较多，真的查找起来难度很大，暗室的时间是比较宝贵的，实力不允许。