開關電源中的EMI抑制


EMI(電磁干擾):從一個電路到另一個電路的耦合干擾,主要分爲傳導EMI(通過傳輸阻抗,電源線和地線等產生的耦合),輻射EMI(通過無線信號產生的耦合)。

EMC(電磁兼容):一個電氣系統在其內部EMI或者外部EMI環境中仍能正常工作。


噪聲源通過傳導、輻射、電場和磁場這幾種路徑影響電源系統。

開關電源中輻射和傳導主要來源:開關管頻繁開關,電流路徑中的寄生電容和寄生電感,未屏蔽的環境。

小環形天線的能量計算公式如下圖:


所以在PCB中可通過以下操作來減少噪聲源:(1)減小di/dt中的高頻分量和開關頻率;(2)減小包含高頻線路的環路面積;

PCB佈局中優化EMI的步驟:

(1)確定關鍵路徑。降壓電路在輸入端;升壓在輸出端;升降壓在輸入輸出端均有。如下圖

(2)確定元器件放置位置,使得高頻路徑短而粗

(3)返回電流選取具有最小阻抗的路徑,完整的接地平面可提供鏡像迴流路徑


除了通過PCB佈局來減少噪聲源的方法之外,還可以通過保護敏感節點的方法:

(1)利用地平面或者電源平面進行屏蔽,可用多層板

(2)採樣電路、補償RC和反饋遠離SW端

(3)信號線遠離高di/dt路徑


此外,還可以通過EMI濾波器減少輸入端的噪聲。EMI濾波器的詳細設計可參考應用指南AN-2162


這個一個簡易的EMI濾波器,可有效抑制傳導EMI,也就是我們常說的Π型濾波。





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