選擇低EMI電源需要了解的幾大要素

　　由于市場對于提升信息技術和通信設備性能的需求，因此如今的系統(tǒng)設計人員面臨著必需設計EMI兼容產(chǎn)品的巨大挑戰(zhàn)。在銷售之前，所有通常被規(guī)定為具有一個高于9kHz之已調時鐘信號的信息技術設備(ITE)都必須滿足相關的政府標準，例如美國的FCCPart15SubpartB和歐盟的EN55022，這些標準規(guī)定了工業(yè)和商業(yè)環(huán)境(ClassA)以及家庭環(huán)境(ClassB)的最大可容許輻射發(fā)射。鑒于此類嚴格的EMI標準、工程人力資源限制和產(chǎn)品快速上市要求，使得通過EN55022標準認證之電源模塊的普及率有所提高。然而重要的是必須知曉電源模塊在認證時所處的電氣操作條件，以避免在之后的設計過程中感到詫異。對開關模式穩(wěn)壓器中的EMI干擾源和場強因子有所了解將有助于設計工程師選擇最佳的組件，以減輕特別是那些所需電流水平較高之尖端設備中的電磁輻射。

　　圖1：FCC輻射限值(USA)和EN55022ClassB輻射限值(歐盟)

　　圖2：具寄生電感器和電容器的降壓型開關穩(wěn)壓器

　　由于其特殊的性質，開關電源會產(chǎn)生輻射到周圍大氣中的電磁波。脈沖電壓和電流將因開關動作而出現(xiàn)，并直接影響輻射電磁波的強度。此外，轉換器內部的寄生器件也會產(chǎn)生電磁輻射。圖2給出了一款典型的降壓型轉換器，其包括功率MOSFET的寄生電感器和寄生電容器。

　　由于市場對于提升信息技術和通信設備性能的需求，因此如今的系統(tǒng)設計人員面臨著必需設計EMI兼容產(chǎn)品的巨大挑戰(zhàn)。在銷售之前，所有通常被規(guī)定為具有一個高于9kHz之已調時鐘信號的信息技術設備(ITE)都必須滿足相關的政府標準，例如美國的FCCPart15SubpartB和歐盟的EN55022，這些標準規(guī)定了工業(yè)和商業(yè)環(huán)境(ClassA)以及家庭環(huán)境(ClassB)的最大可容許輻射發(fā)射。鑒于此類嚴格的EMI標準、工程人力資源限制和產(chǎn)品快速上市要求，使得通過EN55022標準認證之電源模塊的普及率有所提高。然而重要的是必須知曉電源模塊在認證時所處的電氣操作條件，以避免在之后的設計過程中感到詫異。對開關模式穩(wěn)壓器中的EMI干擾源和場強因子有所了解將有助于設計工程師選擇最佳的組件，以減輕特別是那些所需電流水平較高之尖端設備中的電磁輻射。

　　圖1：FCC輻射限值(USA)和EN55022ClassB輻射限值(歐盟)

　　圖2：具寄生電感器和電容器的降壓型開關穩(wěn)壓器

　　由于其特殊的性質，開關電源會產(chǎn)生輻射到周圍大氣中的電磁波。脈沖電壓和電流將因開關動作而出現(xiàn)，并直接影響輻射電磁波的強度。此外，轉換器內部的寄生器件也會產(chǎn)生電磁輻射。圖2給出了一款典型的降壓型轉換器，其包括功率MOSFET的寄生電感器和寄生電容器。

　　EMI抑制

　　用于降低來自開關模式電源轉換器設計的輻射EMI之替代方法而臨著其他的難題。一種傳統(tǒng)方法是在電源解決方案周圍增設EMI屏蔽，其將在金屬外殼內包含一個EMI場。然而，EMI屏蔽會增加設計復雜性、尺寸和成本。在開關節(jié)點上(VSW)布設一個RC減振器電路可幫助減小電壓尖峰和后續(xù)的振鈴?？墒窃鲈O一個減振器電路將降低工作效率，從而增加功率耗散，導致環(huán)境溫度和PCB溫度升高。最后一種對策是采取優(yōu)良的PCB布局方案，包括使用局部低ESR陶瓷去耦電容器，并為所有的大電流通路采用簡短的PCB走線間隔，以最大限度地抑制圖2中所示的寄生效應，不過代價是增加了工程設計時間并延緩了產(chǎn)品的上市進程?？偟恼f來，為了同時滿足尺寸、效率、熱耗散和EMI規(guī)格要求，工程師必需具備豐富的電源設計經(jīng)驗并做出艱難的權衡取舍，特別是在高輸入電壓、高輸出功率應用中(原因如上所述)。為了評估折衷策略和設計一款符合EMI標準并滿足所有系統(tǒng)要求的電源轉換器，電路設計人員常常需要花費大雖的時間和精力。保證符合EMI標準的解決方案

　　為了對一款簡單和符合EMI標準的高輸出功率電源設計提供保證，凌力爾特公司向一家獨立的認證測試實驗室(TUVRheinland)提交了LTM46138A降壓型μModule穩(wěn)壓器演示板(DC1743)，該實驗室的10米EN55022試驗箱得到了美國國家標準與技術研究所(U.S.NationalInstituteofStandardsandTechnologyNIST)的正式認可。在一個24V輸人提供96W輸出功率的情況下，發(fā)現(xiàn)LTM4613演示板符合EN55022ClassB限值。只需采用輸入電容、輸出電容和少量的其他小型組件，即可輕松實現(xiàn)一款符合EN55022標準的“無憂型”解決方案，特別是在采用可免費下載的DC1743光繪(Gerber)文件的情況下。

　　在市面上所有經(jīng)驗證符合EN55022B規(guī)范的電源模塊產(chǎn)品中，LTM4613可提供最高的輸出功率和效率。憑借一個謹慎設計的集成型濾波器、細致的內部布局、屏蔽電感器、內部減振器電路和功率晶體管驅動器，LTM4613在尺寸、輸出功率、效率和EMI輻射之間實現(xiàn)了完美的平衡。LTM4613與經(jīng)EN55022B標準認證的μModule穩(wěn)壓器系列中其他許多成員(其具有各種不同的輸出功率級別)一起免除了增設磁屏蔽和外部減振器的需要，從而削減了解決方案總體尺寸、成本以及某些麻煩的設計任務。

　　總結

　　針對EMI相符性來設計信息技術設備(ITE)產(chǎn)品是一項必然要求，它需要超乎尋常的技巧和時間。雖然很麻煩，但是對于保證相鄰電子設備或系統(tǒng)自身內部其他附屬組件的正常功能運轉而言，此類限制是至關緊要的。為滿足這一需求，業(yè)界推出了諸如LTM4613等經(jīng)過EN55022ClassB標準認證的電源模塊。然而，由于EMI場強在很大程度上取決于諸多的因素(例如:輸人電壓、輸出電流、輸出電壓和PCB布局)，因此在比較產(chǎn)品時應確定:EN55022認證是在相似的電氣條件下進行的(由業(yè)界認可的EMI測試實驗室在與您的設計相近的輸入電壓和輸出功率級別下實施)。凌力爾特公布了針對最常見工作條件的EMI測試結果和演示板光繪文件，從而提供了一款由授權獨立實驗室認證的良好電源設計，這給客戶吃了顆“定心丸”。