其中，第1篇闡述了為什么fsw會有400kHz和2.2MHz的情況；第2篇重點著重討論了不同fsw，在電氣性能上帶來的影響。感興趣的同學，自己去翻閱。今天，我想從EMC性能角度，來討論下不同fsw的區別。

揭曉上期文章答案

在開始今天的討論之前，先揭曉上期文章《看圖識物，你能猜出來此為何物么？》的答案。

有些同學已經猜出來了，就是攝像頭的鏡頭。這是鏡頭在光源下效果，非常像人的眼睛，真的很神奇！

一道問題

言歸正傳，照例，先拋出來一道問題：不同的開關頻率fsw，在EMC的RE輻射測試中會有怎樣的區別表現呢？

這么問，可能顯得太大，不夠具體。那么我們把這個問題，再具體些：在前文中提到Buck電源芯片的開關頻率經常會設置為400kHz或2.2MHz。那么，這兩種fsw在RE測試中會有怎樣的不同表現呢？

fsw和Tr與頻譜衰減的關系

在分析Buck電源不同fsw在EMC測試中的表現之前，有必要弄清楚不同fsw的方波，其頻譜有怎樣的不同。

（圖片來自鄭軍奇書籍《EMC電磁兼容設計與測試案例分析》）

上面這個方波和頻率衰減曲線，我相信很多同學都見過，不陌生。反正我是在很多地方都見過，就索性直接從書拍圖了。這里面有2點需要重點關注：

①區域b，頻譜以-20dB/dec斜率衰減，是從f1=1/πxtw開始，tw為方波的脈沖寬度。

i. 如果方波的占空比為50%，那么tw=T/2=1/2fsw；即切換的頻點f1=2fsw/π；

ii. 如果方波的占空比為D，那么tw=DxT=D/fsw。則有：f1=fsw/πxD。

②區域c，頻譜以-40dB/dec斜率衰減，是從f2=1/πxtr開始，tr為方波脈沖邊沿的上升時間。在該區域內，高頻分量的能量急劇下降。

增加fsw，在頻域內會有什么變化？

只是看上面的圖片，還不太直觀。如果我們把fsw從400kHz提升到2.2MHz，除了在《Buck電源芯片不同開關頻率會給電路帶來哪些影響？》提到的變化，在頻域內會有什么變化呢？

如上右圖所示，上升沿tr不變，僅僅是周期減小，fsw增大，在頻域內的變化如左圖所示。-20dB/dec的切換頻點f1會右移，這樣會使得fsw的倍頻衰減時間延遲，這里是不利于EMI優化設計的。

注意：這里tr不變，f2頻點的位置沒有后移。

增加tr，在頻域內會有什么變化？

如上圖右圖所示，在fsw頻率不變的情況下，讓脈沖波形上升沿變化，tr增加。在頻域內，如左圖所示，頻點f2變小，-40dB/dec切換節點左移，高頻分量衰減的更快。

注意：這里fsw不變，f1頻點的位置沒有前移。

可以肯定的是，通過增大tr讓高頻噪聲快速衰減以優化EMI，這是一個不錯的想法。但在實際應用中，緩慢的邊沿跳變意味著開關管在導通和關斷狀態切換時需要花費更長的時間，相應開關損耗會增加，電源效率會降低。這里在項目開發中，需要做綜合評估。

fsw調高，EMI越容易過？

既然前面說了，增大fsw，-20dB/dec的切換頻點f1會右移，不利于優化EMI優化。那為什么實際應用中，還會存在2.2MHz這樣的高開關頻率呢？

難道僅僅是為了減小電感感值和體積，減少輸出電容的容值，減少PCB布板面積等等么？當然不是。

以CISPR 25（對應GB/T 18655）的RE測試限值為例，在150kHz~30MHz頻段內只有150kHz~300kHz、530kHz~1.8MHz、5.9MHz~6.2MHz 三段有限值要求（上圖中的3段紅色實線），其他無限值要求。

如將Buck電源芯片的開關頻率fsw設置為400kHz附近，那么fsw的2倍頻，3倍頻、4倍頻都在530kHz~1.8MHz范圍內，那么RE測試比較容易出問題。

如將fsw設置為2.2MHz附近，那么fsw的2倍頻，3倍頻、4倍頻都取值在無限值要求的頻段，這樣RE測試就比較容易通過。

但是這里也要說明，RE測試的頻段很寬，fsw選擇2.2MHz，雖然在150kHz~30MHz比較容易通過，但會把壓力傳遞給30MHz~200MHz頻段。因為在30MHz~200MHz 頻段，大部分都有限制要求。如果沒有處理好，有可能會fail。但此時已經是高次倍頻分量，相比2倍頻、3倍頻、4倍頻，能量已衰減很多。其整改壓力相較于400kHz倍頻在150kHz~30MHz的情況已經小了許多。

這里只是說了RE測試，對CE測試有什么影響呢？這個問題，留給同學們思考。

總 結

今天先聊到這里，討論的內容比較基礎，但是很有啟發性。梳理下今天討論的內容：

① 詳細闡述了fsw和Tr與頻譜衰減的關系圖；

② 增加fsw，-20dB/dec的切換頻點右移，fsw倍頻衰減延遲；

③增加tr，-40dB/dec切換節點左移，高頻分量衰減加快；

④ fsw在400kHz附近，在RE的150kHz~30MHz頻段容易出問題，如調整至2.2MHz附近，150kHz~30MHz頻段容易通過，但壓力會傳遞30MHz~200MHz頻段。

怎么樣？一個簡短的問題，給出的回答可淺可深。我的助攻只能到這里，能否晉升到陸地神仙境，一劍開天門，就看你的造化了！

審核編輯：湯梓紅