限制性模组应用布局指南

更新时间:2024-02-20 05:59:06下载pdf

无线模组内部比较敏感的器件包括芯片、晶体和内部电源,例如 7231N 芯片的 VCCPLL 电源。这些敏感器件和走线一旦受到干扰,将会影响发射和接收性能。涂鸦 Wi-Fi、蓝牙和 Zigbee 协议的无屏蔽盖模组,例如 CBLC5、CBLC9、ZTLC5、BTLC5 和 BPLCB 等,内部敏感器件更容易被干扰。

当模组被应用在 LED 照明产品时,LED 驱动电源一般采用开关电源方案,无论是模组供电还是主功率电源供电。开关电源方案中存在开关功率器件,例如 MOSFET、功率电感、续流二极管等。开关器件在开关状态工作时,存在辐射干扰。如果 PCB 布局不当,会严重影响模组的射频性能,产生配网连接异常、控制距离缩短等问题。

LED 驱动电源的开关电源方案一般有以下两种:AC-DC 电源和 DC-DC 电源。

AC-DC 电源原理

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以上方案 AC-DC 芯片内置功率 MOSFET 及续流二极管,外围开关功率器件为电感 L4。L4 可以采用工字电感、E 型电感和 SMD 贴片电感等。
针对 AC-DC 开关电源方案设计,需要注意以下几点:

  • LED 驱动电源空间较大:例如,光源方案(A,B,BR,MR,PAR,GU10 和 C37),LED 驱动电源空间相对较大。电感 L4 尽量远离模组有芯片的一侧,电感 L4 不可放置在模组正前方区域,尽可能地远离模组芯片方向。参考下方示意图。

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  • LED 驱动空间受限:例如,小灯头(E26,E14d 等)内置 LED 驱动电源方案,一般使用 LC5 和 LCB 等无屏蔽盖模组。

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    以上图 E26 灯丝灯头 LED 驱动电源为例,模组放置位置是芯片尽量朝向外侧,且功率电感远离模组。AC-DC 功率电感尽可能选择 EE 型等电感,而不选择工字电感。确保电感在应用条件下不饱和。
    如果 AC-DC 功率电感采用 SMD 贴片电感,建议选用胶屏蔽或者磁屏蔽电感,减少电感辐射对芯片的干扰。

DC-DC 开关电源原理

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以 DC-DC 降压型开关电源为例,基本原理如上图所示。功率电感 Q1 可以选择贴片电感、工字电感和 E 型电感等。对于 DC-DC 降压型电源应用,电感位置应远离模组芯片朝向位置,且远离射频走线,例如下图白色高亮部分为射频链路。

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为了减少高频信号的干扰,电感型号尽可能地选择胶屏蔽或者磁屏蔽电感,且电感不要太高,甚至超过模组的高度。

针对以上分析,在具体电路应用中应尽量将模组芯片和晶体远离 AC-DC 电感、DC-DC 电感和 LED 驱动芯片等具有一定开关频率的强电器件,且开关器件尽量不要正对芯片和晶体(特别是没有屏蔽盖的限制性模组)。可以将这些强电干扰器件放置在模组背面,减少对模组芯片和晶体正面的耦合干扰。如有必要,在量产前,整机 PCBA 工作状态下验证 RF 性能,例如拉距和配网等性能测试。

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下图标记 1 为 DC-DC 电感,高度较低,且未正对模组,设计相对合理。标记 2 为 AC-DC 电感,远离模组、未正对模组、且有电容空间阻隔,设计合理。

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下图 AC-DC 电感磁场泄露口径正对模组芯片,且几乎是挨着的,设计不合理。

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