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在開關(guān)模式降壓轉(zhuǎn)換器中，如何緩解電磁干擾（EMI）是一個(gè)常見的議題。EMI通常由高頻電流流動(dòng)所引起。本應(yīng)用筆記首先討論了由輸入電流引起的EMI問題，并提出相對(duì)應(yīng)的解決方案，以及其他更多如何減少EMI的方法。在文末，也會(huì)介紹一種簡(jiǎn)單的EMI測(cè)量工具的制作實(shí)用指南，以及如何有效利用這些工具進(jìn)行測(cè)試的建議。
1 EMI的成因與解決
在開關(guān)模式降壓轉(zhuǎn)換器中，電磁干擾（EMI）主要是由于高頻電流在電路回路中流動(dòng)所引起的。
圖1
輸入電流I1的dI/dt非常高，可能在廣泛的頻譜范圍內(nèi)產(chǎn)生大量的電磁干擾（EMI）。如圖1所示，應(yīng)盡可能地將面積A1降至最小。Cin應(yīng)盡可能地靠近IC的VIN引腳和GND引腳之間放置，詳見圖2。
圖2
2 其他減少降壓轉(zhuǎn)換器中電磁干擾的方式
圖3
如圖3所示，在Cboot與Rboot之間串聯(lián)一個(gè)電阻。Rboot減少了Q1的開關(guān)驅(qū)動(dòng)電流，這增加了開關(guān)波形的上升時(shí)間，從而減少了開關(guān)電流的高次諧波。Rboot的值取決于高側(cè)MOSFET的大小。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，通常使用約5 ~ 10?。對(duì)于較小（Rdson較高）的MOSFET，允許使用較大的Rboot值。請(qǐng)注意，MOSFET開關(guān)的緩慢切換將增加開關(guān)損耗并降低效率。
圖4
如可能，將RC抑制電路盡可能加在靠近開關(guān)節(jié)點(diǎn)和電源接地之間。
Rs將對(duì)由MOSFET電容和開關(guān)回路的寄生電感組成的寄生共振LC電路進(jìn)行抑制，如圖4所示。Rs的最優(yōu)值取決于總開關(guān)節(jié)點(diǎn)電容和寄生電感。Rs通常范圍從2.2?到10?。
串聯(lián)電容器Cs的選擇為電路寄生電容的3 ~ 4倍。通常，470pF ~ 1nF就足夠了。
放置RC 抑制電路后，一定要檢查電路的總功耗：轉(zhuǎn)換器效率會(huì)下降，尤其是在高開關(guān)頻率和高輸入電壓下。
圖5
如圖5所示，將RL抑制電路與共振電路串聯(lián)。這將在共振電路中添加一小部分串聯(lián)電阻，足以提供一些阻尼。Ls可以是一個(gè)非常小的高頻磁珠，如BLM15AX100SN1或BLM15PG100SN1，并且必須具有足夠的輸入RMS電流額定值。Rs通常范圍從2.2? ~ 4.7?。
RL抑制電路必須靠近電源階段輸入節(jié)點(diǎn)放置，使輸入回路保持足夠小。RL 抑制電路的一個(gè)缺點(diǎn)是，它在開關(guān)回路的高頻區(qū)域創(chuàng)建了阻抗Rs。在非常快的開關(guān)過渡期間，開關(guān)電流脈沖將在Ls//Rs上產(chǎn)生短暫的電壓故障，導(dǎo)致在電源階段輸入節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生一個(gè)小的電壓故障。添加RL抑制電路后，一定要檢查在最大負(fù)載開關(guān)時(shí)IC VIN節(jié)點(diǎn)上的電壓故障。
圖6
輸入濾波對(duì)于減少EMI非常重要。為了減少Cin通過的電壓降，請(qǐng)使用低ESR的MLCC類型并使用不同大小的多個(gè)電容器，如2x10μF 1206和一個(gè)靠近降壓IC的22n ~ 100nF 0402或0603尺寸類型。為了減少輸入回路中的噪聲，強(qiáng)烈建議在輸入線中添加額外的L-C濾波。當(dāng)使用純電感為L(zhǎng)2時(shí)，可能需要添加電解電容器C3來抑制任何輸入電源的振鈴信號(hào)并確保穩(wěn)定的輸入電源。
3 自己制作簡(jiǎn)單的EMI測(cè)量工具
我們可以使用一個(gè)小環(huán)形天線在PCB上進(jìn)行近場(chǎng)EMI測(cè)量。使用一段薄的50?同軸電纜可以很容易地自行制作一個(gè)小型的電屏蔽環(huán)形天線：見圖7。
圖7. 高頻電流環(huán)
環(huán)形天線可以連接到頻譜分析儀。通過在應(yīng)用PCB上移動(dòng)環(huán)形天線，可以看到哪些區(qū)域發(fā)出大量的高頻磁場(chǎng)。也可以將環(huán)形天線連接到示波器（終端為50?），示波器將顯示PCB某些區(qū)域的切換噪聲水平。通過將環(huán)形天線保持在固定的距離和位置，變更電路/PCB回路，并且可以檢查輻射噪聲水平是增加還是減少。
轉(zhuǎn)換器輸入線路中的高頻電流是輻射EMI的一個(gè)好指標(biāo)。可以通過將幾匝線圈穿過一個(gè)EMI鐵芯，來制作一個(gè)高頻電流探頭：這些將形成一個(gè)高頻電流變壓器。其做法與環(huán)型天線的做法差不多，但需要將環(huán)形線圈3次穿過鐵芯。見圖8。
圖8. 高頻電流探頭構(gòu)造
現(xiàn)在可以將電纜穿過鐵芯來測(cè)量電纜中的高頻電流。電流變壓器輸出可以連接到頻譜分析儀或示波器（終端為50?）。為了避免共模電流從被測(cè)設(shè)備流動(dòng)到測(cè)量設(shè)備，建議在電纜中添加一個(gè)共模電感：這可以通過將引入分析裝置的電纜多次穿過一個(gè)扣合式的EMI鐵芯來實(shí)現(xiàn)。輸入共模測(cè)量如圖9所示。??
圖9
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