從電源輻射源的角度談EMI的產(chǎn)生

電磁干擾EMI是令眾多電源設計者頭疼的問(wèn)題，很多新手在邁過(guò)設計方面的難題之后通常都會(huì )在EMI上碰壁。設計本身存在缺陷可能導致電磁干擾過(guò)大，但電源器件選擇不當同樣會(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(kāi)關(guān)穩壓器中的典型開(kāi)關(guān)節點(diǎn)電壓尖峰和振鈴

在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期里，存儲在寄生電感器中的能量將和存儲于寄生電容器中的能量發(fā)生共振。當能量釋放時(shí)將在開(kāi)關(guān)節點(diǎn)(VSW)上產(chǎn)生一個(gè)很大的電壓尖峰，其最大可達輸入電壓的兩倍，如圖1所示。當MOSFET的電流能力增加時(shí)，存儲在寄生電容器中的能量往往也會(huì )增加。另外，開(kāi)關(guān)動(dòng)作還使輸入電流以及流過(guò)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(xiàn)(其充當了發(fā)射天線(xiàn))上產(chǎn)生電波，從而產(chǎn)生輻射發(fā)射和傳導發(fā)射。

圖2 在96W輸出功率下LTM4613(DC1743)的EN55022標準相符性演示

當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(kāi)關(guān)節點(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試器件所處的電氣操作條件。一般來(lái)說(shuō)，輻射噪聲將隨著(zhù)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(xiàn)性穩壓器效率過(guò)低，而且在高電壓和高功率級別下耗散過(guò)多的熱量，因此設計工程師不得不克服因采用最先進(jìn)的開(kāi)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(jiàn)，從輻射源的角度來(lái)說(shuō)EMI存在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期當中。想要完全對其進(jìn)行抑制還是比較棘手的問(wèn)題，所以對EMI進(jìn)行抑制的話(huà)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(guò)本文之后能夠有所收獲。