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發(fā)表于 2024-8-24 08:00:00 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
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一、什么是EMI?
EMI是Electromagnetic Interference的簡稱,即電磁干擾。指任何可能引起電子設備性能降低或產(chǎn)生負面影響的電磁現(xiàn)象,通常分為傳導干擾和輻射干擾。傳導EMI是通過電纜布線、PCB布線、寄生元件或電源和接地層生成的一種傳導耦合。輻射EMI是無線電因導電材質元件而發(fā)出的不必要信號的耦合。每個導體都具有能夠傳輸和接收信號的天線的特性。
1.1 寄生元件:
大多數(shù)開關電源( SMPS) 和噪聲問題都與設計中的寄生元件有關。寄生元件不可避免。它們可以有多種形式的電阻、電感或電容。例如,一個電容器具有標稱電容,但也帶有不需要的等效串聯(lián)電阻 (ESR) 和等效串聯(lián)電感 (ESL) 的電子元 件。在降壓開關穩(wěn)壓器(降壓轉換器)中,隨著高側和低側 MOSFET 在開關中交替,轉換器輸入源的噪聲和高 di/dt 環(huán)路中的寄生電感會出現(xiàn)在開關節(jié)點上。隨后,開關節(jié)點上的噪聲通過與電感器、封裝和 PCB 布局關聯(lián)的寄 生電感,耦合并分布到輸出電壓。

帶有寄生元器件的BUCK電路
1.2 高頻噪聲和低頻紋波:
耦合到輸出電壓的噪聲元素為高頻噪聲和低頻紋波。低頻紋波是電感器紋波電流和輸出電容阻抗的副產(chǎn)物。高頻 噪聲由高di/dt電流及其路徑中的任何電感(輸入電容器和電源開關)生成。

二、電源模塊的有效結構
2.1 噪聲降低:
大部分電源模塊都集成了高頻輸入電容器和屏蔽式電感器。必須注意的是,集成式輸入電容器大大減少了高 di/dt 環(huán)路的面積。較小的環(huán)路面積可降低開關節(jié)點上的振鈴,進而降低輸出噪聲。此外,由于開關節(jié)點位于封裝內部 并已進一步減小,針對其他節(jié)點的潛在寄生電容將受到限制。電源模塊雖已減小,但其中仍存在一些寄生元件。

三、通過展頻減少EMI影響
展頻技術也叫抖頻技術通常用于開關模式電源系統(tǒng),以減少開關電源產(chǎn)生的EMI的影響。
3.1 展頻概念:
展頻通過將窄帶信號轉換為寬帶信號,以將能量分散在多個頻率上,從而降低 EMI 的影響。在開關穩(wěn)壓器中,振 蕩器設置的開關頻率在操作下可降低峰值能量,并分布到其他頻率及其諧波。下圖說明了隨時間操作時鐘頻率 如何分散開關電源生成的能量。

在優(yōu)化展頻時,最重要的因素是調制指數(shù)。調制指數(shù)越大,頻譜就越分散;不過,當在開關穩(wěn)壓器應用中分散 時,存在一些限制。調制指數(shù)是能量分散和產(chǎn)生的基波/諧波的因素。轉換器的開關頻率是電壓紋波的基波頻率。因此,當開關頻率偏離基波頻率時,會增加輸出紋波、在電感器電流紋波中產(chǎn)生較大變化,并開始將能量分散到不需要它的頻帶。
3.2 其他EMI降低的方法:
除展頻技術之外,還提出了很多可降低 EMI 的解決方案。一些技術可通過實施更多輸入濾波器設計和PCB布局改進,來幫助降低開關電源中的EMI發(fā)射。如有源EMI濾波、消除繞組、集成式輸入旁路電容器……這里不再講述了

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