开关电源中的EMI抑制
2016-04-08 19:41
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EMI(电磁干扰):从一个电路到另一个电路的耦合干扰,主要分为传导EMI(通过传输阻抗,电源线和地线等产生的耦合),辐射EMI(通过无线信号产生的耦合)。
EMC(电磁兼容):一个电气系统在其内部EMI或者外部EMI环境中仍能正常工作。
噪声源通过传导、辐射、电场和磁场这几种路径影响电源系统。
开关电源中辐射和传导主要来源:开关管频繁开关,电流路径中的寄生电容和寄生电感,未屏蔽的环境。
小环形天线的能量计算公式如下图:
所以在PCB中可通过以下操作来减少噪声源:(1)减小di/dt中的高频分量和开关频率;(2)减小包含高频线路的环路面积;
PCB布局中优化EMI的步骤:
(1)确定关键路径。降压电路在输入端;升压在输出端;升降压在输入输出端均有。如下图
(2)确定元器件放置位置,使得高频路径短而粗
(3)返回电流选取具有最小阻抗的路径,完整的接地平面可提供镜像回流路径
除了通过PCB布局来减少噪声源的方法之外,还可以通过保护敏感节点的方法:
(1)利用地平面或者电源平面进行屏蔽,可用多层板
(2)采样电路、补偿RC和反馈远离SW端
(3)信号线远离高di/dt路径
此外,还可以通过EMI滤波器减少输入端的噪声。EMI滤波器的详细设计可参考应用指南AN-2162
这个一个简易的EMI滤波器,可有效抑制传导EMI,也就是我们常说的Π型滤波。
EMC(电磁兼容):一个电气系统在其内部EMI或者外部EMI环境中仍能正常工作。
噪声源通过传导、辐射、电场和磁场这几种路径影响电源系统。
开关电源中辐射和传导主要来源:开关管频繁开关,电流路径中的寄生电容和寄生电感,未屏蔽的环境。
小环形天线的能量计算公式如下图:
所以在PCB中可通过以下操作来减少噪声源:(1)减小di/dt中的高频分量和开关频率;(2)减小包含高频线路的环路面积;
PCB布局中优化EMI的步骤:
(1)确定关键路径。降压电路在输入端;升压在输出端;升降压在输入输出端均有。如下图
(2)确定元器件放置位置,使得高频路径短而粗
(3)返回电流选取具有最小阻抗的路径,完整的接地平面可提供镜像回流路径
除了通过PCB布局来减少噪声源的方法之外,还可以通过保护敏感节点的方法:
(1)利用地平面或者电源平面进行屏蔽,可用多层板
(2)采样电路、补偿RC和反馈远离SW端
(3)信号线远离高di/dt路径
此外,还可以通过EMI滤波器减少输入端的噪声。EMI滤波器的详细设计可参考应用指南AN-2162
这个一个简易的EMI滤波器,可有效抑制传导EMI,也就是我们常说的Π型滤波。
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