簡介 本系列文章的第 1 部分至第 4 部分詳細介紹了開關電源穩壓器引起的傳導發射和輻射發射，包括噪聲產生機制、測量要求、頻率范圍、適用的測試限值、傳播模式和寄生效應。在第5部分中，我將基于這一理論基礎介紹抑制電磁干擾 (EMI) 的實用電路技術。 一般來說，電路原理圖和印刷電路板 (PCB) 對于實現出色的 EMI 性能至關重要。第 3 部分重點強調通過謹慎的元器件選型和 PCB 布局盡量減小“功率回路”寄生電感的重要性。電源轉換器集成電路 (IC) 的封裝技術及其提供的 EMI 特定功能對此產生了巨大的影響。如第 2 部分所述，必須使用差模 (DM) 濾波方可將輸入紋波電流的幅值充分降低至滿足 EMI 合規性要求的水平。與此同時，如果需要抑制約 10MHz 以上的發射，通常使用共模 (CM) 濾波。在高頻條件下，使用屏蔽也可以獲得優異的結果。 本文主要介紹這些方面的內容，專門聚焦于帶有集成功率 MOSFET 和控制器的轉換器解決方案，提供抑制 EMI 的實例和應用指導。一般來說，轉換器應在合理范圍內超出傳導 EMI 一定的裕度，為達到輻射限值預留空間。幸運的是，多數減少傳導發射的步驟對于抑制輻射 EMI 同樣有效。 了解 EMI 的相關挑戰 DC/DC 轉換器中的 EMI 主要由其快速開關的電壓和??流特性所致。與轉換器的不連續輸入或輸出電流相關的 EMI 相對容易處理，但更大的問題是開關電壓 dv/dt 和電流 di/dt 中的諧波成分，以及與開關波形相關的振鈴。 圖 1 所示為存在噪聲的同步降壓轉換器的開關 (SW) 電壓波形。振鈴頻率范圍為 50MHz 至 200MHz，具體取決于寄生效應。此類高頻成分可以通過近場耦合傳播到輸入電源線、周邊元器件或輸出總線（如 USB 電纜）。體二極管反向恢復存在類似的問題，隨著恢復電流流入寄生回路電感，振鈴電壓升高。 圖 2 的原理圖標識了降壓轉換???電路的兩條重要回路。最大限度縮減電源回路的面積至關重要，原因是該參數與寄生電感和相關 H 場傳播成正比。主要設計目標是通過減小寄生電感最大程度提升寄生 LC 諧振電路的諧振頻率。此舉可以降低存儲的無功能量總值，減少開關電壓峰值過沖。 在圖 2 所示的自舉電容回路中，高側 MOSFET 的導通速度由一個標記為 RBOOT 的可選串聯自舉電阻進行控制。自舉電阻會改變驅動電流瞬變率，降低 MOSFET 導通期間的開關電壓和電流轉換率。另一種方法是在 SW 和 GND 之間添加一個緩沖電路。同理，該緩沖電路應根據每次開關轉換時的瞬態電流尖峰，占用最小的回路面積。當然，緩沖電路和柵極電阻會增加開關功率損耗，需要在效率和 EMI 之間進行權衡。如果效率和散熱性能同樣非常重要，則需要使用其他技術解決 EMI 相關的挑戰。 轉換器的 PCB 布局 表 1 至表 5 總結了通過優化 PCB 布局及元器件排布削弱 DC/DC 轉換器 EMI 信號的基本準則。我將在本文的后續部分提供一項 PCB 布局案例研究，探討如何優化降壓轉換器的 EMI 特性。 表1：布線及元器件排布 1 將所有功率級元器件排布在 PCB 頂部。 - 避免將電感放在底部，以免對 EMI 測試裝置的基準平面產生輻射。 2 將 VCC 或 BIAS 的旁路電容（從輸出端）放置于靠近各自引腳的位置。 – 在將 AGND 引腳與 GND 相連之前，首先電路中連入 CVCC 和 CBIAS 電容。 3 將自舉電容與鄰近的 BOOT 和 SW引腳相連接。 - 利用鄰近的接地覆銅屏蔽 CBOOT 電容和開關節點，降低 CM 噪聲。 表2：GND 平面設計 1 將 PCB 分層板中的第 2 層 GND平面盡可能固定在靠近頂層的位置。 - 消除 H 場、降低寄生電感并屏蔽噪聲。 2