電源模塊的電磁干擾設計

電源設計中即使是普通的直流到直流開(kāi)關(guān)轉換器的設計都會(huì )出現一系列問(wèn)題，尤其在高功率電源設計中更是如此。除功能性考慮以外，工程師必須保證設計的魯棒性，以符合成本目標要求以及熱性能和空間限制，當然同時(shí)還要保證設計的進(jìn)度。另外，出于產(chǎn)品規范和系統性能的考慮，電源產(chǎn)生的電磁干擾（EMI）必須足夠低。不過(guò)，電源的電磁干擾水平卻是設計中最難精確預計的項目。有些人甚至認為這簡(jiǎn)直是不可能的，設計人員能做的最多就是在設計中進(jìn)行充分考慮，尤其在布局時(shí)。

　　盡管本文所討論的原理適用于廣泛的電源設計，但我們在此只關(guān)注直流到直流的轉換器，因為它的應用相當廣泛，幾乎每一位硬件工程師都會(huì )接觸到與它相關(guān)的工作，說(shuō)不定什么時(shí)候就必須設計一個(gè)電源轉換器。本文中我們將考慮與低電磁干擾設計相關(guān)的兩種常見(jiàn)的折中方案；熱性能、電磁干擾以及與PCB布局和電磁干擾相關(guān)的方案尺寸等。文中我們將使用一個(gè)簡(jiǎn)單的降壓轉換器做例子，如圖1所示。

圖1 普通的降壓轉換器

　　在頻域內測量輻射和傳導電磁干擾，這就是對已知波形做傅里葉級數展開(kāi)，本文中我們著(zhù)重考慮輻射電磁干擾性能。在同步降壓轉換器中，引起電磁干擾的主要開(kāi)關(guān)波形是由Q1和Q2產(chǎn)生的，也就是每個(gè)場(chǎng)效應管在其各自導通周期內從漏極到源極的電流di／dt。圖2所示的電流波形（Q_和Q2on）不是很規則的梯形，但是我們的操作自由度也就更大，因為導體電流的過(guò)渡相對較慢，所以可以應用Henry Ott經(jīng)典著(zhù)作《電子系統中的噪聲降低技術(shù)》中的公式1。我們發(fā)現，對于一個(gè)類(lèi)似的波形，其上升和下降時(shí)間會(huì )直接影響諧波振幅或傅里葉系數（In）。

圖2 Q1和Q2的波形