從電源輻射源的角度談EMI的產(chǎn)生

電磁干擾EMI是令眾多電源設(shè)計(jì)者頭疼的問題，很多新手在邁過設(shè)計(jì)方面的難題之后通常都會(huì)在EMI上碰壁。設(shè)計(jì)本身存在缺陷可能導(dǎo)致電磁干擾過大，但電源器件選擇不當(dāng)同樣會(huì)造成EMI飆升。本文就將為大家講解電源作為輻射源是如何產(chǎn)生EMI的。

圖1 12V輸入降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器中的典型開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓尖峰和振鈴

在每個(gè)開關(guān)周期里，存儲(chǔ)在寄生電感器中的能量將和存儲(chǔ)于寄生電容器中的能量發(fā)生共振。當(dāng)能量釋放時(shí)將在開關(guān)節(jié)點(diǎn)(VSW)上產(chǎn)生一個(gè)很大的電壓尖峰，其最大可達(dá)輸入電壓的兩倍，如圖1所示。當(dāng)MOSFET的電流能力增加時(shí)，存儲(chǔ)在寄生電容器中的能量往往也會(huì)增加。另外，開關(guān)動(dòng)作還使輸入電流以及流過頂端MOSFET(ITOP)和底端MOSFET(IBOT)的電流產(chǎn)生脈動(dòng)。此脈沖電流將在輸入電源電纜和PCB板印制線(其充當(dāng)了發(fā)射天線)上產(chǎn)生電波，從而產(chǎn)生輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射。

圖2 在96W輸出功率下LTM4613(DC1743)的EN55022標(biāo)準(zhǔn)相符性演示

當(dāng)輸人電壓和輸出電流增加時(shí)，每個(gè)周期中功率電感器改變極性時(shí)開關(guān)節(jié)點(diǎn)上的電壓尖峰也將增大。而且，輸出電流越高，電路回路內(nèi)部產(chǎn)生的脈沖電流越大。因此，輻射發(fā)射在很大程度上取決于被測(cè)試器件所處的電氣操作條件。一般來(lái)說，輻射噪聲將隨著輸人電壓和輸出功率(特別是輸出電流)的提高而增加。由于作為低噪聲替代方案的線性穩(wěn)壓器效率過低，而且在高電壓和高功率級(jí)別下耗散過多的熱量，因此設(shè)計(jì)工程師不得不克服因采用最先進(jìn)的開關(guān)電源解決方案而引發(fā)的難題，其中的EMI抑制變得頗為棘手。

由此可見，從輻射源的角度來(lái)說EMI存在每個(gè)開關(guān)周期當(dāng)中。想要完全對(duì)其進(jìn)行抑制還是比較棘手的問題，所以對(duì)EMI進(jìn)行抑制的話題不能單單從一個(gè)方面來(lái)入手，而是需要多方面的配合。希望大家在閱讀過本文之后能夠有所收獲。