如何减少电源的EMI？

在整个设计周期中，电源设计通常基本处于设计过程的最后阶段，设计人员需要努力将复杂的电源挤进更紧凑的空间，这使问题变得更加复杂。为了按时完成设计，只能在性能方面做些让步。简单、高性能和解决方案尺寸三个考虑因素通常相互冲突，只能优先考虑一两个，而放弃第三个，尤其当设计期限临近时。

电磁干扰是会干扰系统性能的电磁信号。这种干扰通过电磁感应、静电耦合或传导来影响电路。它对汽车、医疗以及测试与测量设备制造商来说，是一项关键设计挑战。许多限制和不断提高的电源性能要求（功率密度增加、开关频率更高以及电流更大）只会扩大EMI的影响，因此亟需解决方案来减少EMI。

EMI是电子系统中的干扰源与接收器耦合时所产生的问题。EMI按其耦合介质可归类为：传导或辐射。

传导EMI通过寄生阻抗以及电源和接地连接以传导方式耦合到元件。噪声通过传导传输到另一个器件或电路。传导EMI可以进一步分为共模噪声和差模噪声。

共模噪声通过寄生电容和高进行传导。它通过寄生电容沿着任意信号到GND的路径传输。差模噪声通过寄生电感和高进行传导。

辐射EMI是通过磁场能量以无线方式传输到待测器件的噪声。在开关电源中，该噪声是高di/dt与寄生电感耦合的结果。辐射噪声会影响邻近的器件。

首先，确定EMI就是一个问题。这看似很显而易见，但是确定其具体情况可能非常耗时，因为它需要使用EMI测试室（并非随处都有），以便对电源产生的电磁能量进行量化，并确定该电磁能量是否符合系统的EMI标准要求。

假设经过测试，电源会带来EMI问题，那么设计人员将面临通过多种传统的校正策略来减少EMI的过程，其中包括：在尽可能小的电路板空间中实现高效率和良好的热性能。

精心的电源布局与选择合适的电源组件同样重要。成功的布局很大程度上取决于电源设计人员的经验水平。布局优化本质上是个迭代过程，经验丰富的电源设计人员有助于最大限度地减少迭代次数，从而避免耽误时间和产生额外的设计成本。问题是：内部人员往往不具备这些经验。

一些设计人员会提前规划并为简单的缓冲器电路提供占位面积。这样可以抑制开关节点的振铃现象，但是这种技术会导致损耗增加，从而对效率产生负面影响。

减少开关节点的振铃也可以通过降低栅极导通的压摆率来实现。不幸的是，与缓冲器类似，这会对整个系统的效率产生负面影响。

滤波器和屏蔽总是会占用大量的成本和空间。它们也使生产复杂化。

为了减少EMI，必须确定电源电路中的热回路并减少其影响。在标准降压转换器的一个周期内，当M1关闭而M2打开时，交流电流沿着蓝色回路流动。在M1打开而M2关闭的关闭周期中，电流沿着绿色回路流动。产生最高EMI的回路并非完全直观可见，它既不是蓝色回路也不是绿色回路，而是传导全开关交流电流的紫色回路。该回路称为热回路，因为它的交流和EMI能量最大。

导致电磁噪声和开关振铃的是开关稳压器热回路中的高di/dt和寄生电感。要减少EMI并改进功能，需要尽量减少紫色回路的辐射效应。热回路的电磁辐射骚扰随其面积的增加而增加，因此，如果可能的话，将热回路的PC面积减小到零，并使用零阻抗理想电容可以解决该问题。

虽然不可能完全消除热回路区域，但是我们可以将热回路分成极性相反的两个回路。这可以有效地形成局部磁场，这些磁场在距IC任意位置都可以有效地相互抵消。

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