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浅谈开关电源EMI优化设计-辐射篇
时间:2025-02-19
泉源: SCT金狮贵宾会科技
在上一篇文章中，，，我们详细讨论了开关电源中传导电磁滋扰（EMI）问题，，，并分享了使用差模和共模滤波器、刷新PCB结构等优化要领。。。。今天，，，我们将继续深入探讨另一种要害的EMI形式——辐射EMI。。。。
你是否遇到过这样的情形：设计了一款新的电子产品，，，但在某些频段下，，，它会对周围的装备爆发滋扰，，，甚至在EMC测试中未能通过？？？？？？这很可能就是由于辐射EMI导致的。。。。当开关电源中的电流转变爆发未被控制的电场和磁场时，，，这些能量会以无线电波的形式向外辐射，，，影响周围电子装备的正常事情。。。。
一、辐射EMI的测试先容
图1 辐射发射测试（RE）示意图
EMC三要素：滋扰源、耦合途径、敏感装备
滋扰源：受测装备（EUT）以及输入输出线。。。。
耦合途径：大都为空间耦合，，，磁场或电场撒播。。。。
敏感装备：天线，，，凭证差别测试频段替换测试所用天线，，，通例
天线包括：单极（杆）天线，，，双锥天线，，，对数天线，，，喇叭天线。。。。同时凭证差别测试标准，，，天线与受测装备距离通常有1m、3m、10m等。。。。
二、辐射EMI爆发的缘故原由
关于辐射发射测试（RE）的优化方法，，，与传导EMI的优化要领基内情同。。。。下面，，，我们来探讨其缘由。。。。
2.1 断续电流回路影响
关于辐射发射需要两个条件，，，激励源以及天线。。。。针对DCDC来说辐射的激励源与传导相同，，，都是快速的断续电流转变回路（di/dt），，，以及电压转背叛点（dv/dt）。。。。而电压转背叛点主要对30M以下辐射发射爆发影响。。。。
下面以BUCK电路为例剖析断续电路回路的影响。。。。
图2 辐射发射断续电流回路示意
关于现实PCB走线（或铺铜）总会带来寄生电阻与寄生电感，，，此处我们统称为寄生阻抗-Zx。。。。寄生感抗值为jωL，，，以是当频率很高时寄生感抗值将会很高，，，此时Zx两头爆发压差，，，视为激励源，，，输入输出线径被视为天线发射辐射。。。。
同时输入回路组成环形天线，，，由交变电流爆发磁场，，，由于电磁场区分点λ/2Π(λ为波长)，，，此时输入回路的磁场主要对输入线径举行空间耦合，，，输入线径作为天线发射辐射。。。。
图3 电磁场近场，，，远场示意图
2.2 电压转背叛点影响
图4 电压转背叛点示意
关于SW节点主要是快速电压转变（dv/dt）。。。。此时向外发射电场信号，，，主要通过电感以及SW铺铜作为天线对外举行影响。。。。由于容易被单极（杆）天线吸收，，，此时主要影响30MHz以下的辐射发射测试。。。。
三、辐射EMI的优化战略
3.1 断续电流回路优化
以BUCK电路为例，，，输入回路所发射的磁场与电流以及输入回路的面积成正比，，，输入电流很难变小，，，此时尽可能减小输入回路的面积是有用的手段。。。。输入电容应尽可能与功率管和基准地（续流管接地处）足够近，，，使输入回路尽可能的小，，，此时走线上的寄生阻抗也会变小且进一步优化，，，这与传导发射中的优化一致。。。。
同时只管使用4层以上的PCB设计。。。。应只管包管其中一层在断续电流回路下是一整片的地，，，此时断续电流回路的磁场在地上会泛起相反的涡流相互抵消。。。。同时整片的地通过打过孔可以利便最小回路的设计。。。。
增添共模电感（或输入正负极增添相同电感），，，此时会对走线寄生阻抗引起的激励源起到抑制作用。。。。
图5 整片地涡流示意图
3.2 电压转背叛点优化
关于电压转背叛点辐射优化与传导的优化基内情同，，，铺铜面积只管的小，，，尽可能选取屏障效果好的电感，，，选取小体积的电感等。。。。由于功率以及饱和电流的限制无法电感体积无法控制时，，，对开枢纽点（铺铜以及电感）举行屏障是最后的解决计划。。。。
四、芯片选型对辐射影响
4.1选择具有对称设计的输入脚的芯片
如图所示输入回路的磁感应线会处于相反的偏向举行抵消，，，从而优化断续电流回路。。。。金狮贵宾会科技SCT2434A/CQ，，，SCT2464Q等产品是接纳对称设计的EMI优化器件。。。。
图6 SCT2434CQ 输入电流回路
4.2 抖频
带有抖频功效的产品能够将能量漫衍到差别频率区域，，，显著提升断续电流回路和电压转背叛点的辐射性能。。。。特殊是当测试凌驾开关频率倍频的频点时，，，抖频功效的效果尤为显着。。。。金狮贵宾会科技的40V和60V系列产品均配备了抖频功效，，，资助客户更好地应对EMI挑战，，，提升系统稳固性。。。。
4.3 模组产品在模组产品设计中，，，集成电感和输入小电容对优化断续电流回路和开枢纽点铺铜面积至关主要。。。。金狮贵宾会科技推出的SCT2230M和SCT2160M模组产品，，，不但实现了开枢纽点铺铜面积的最小化，，，还通过集成输入小电容显著优化了断续电流回路。。。。现在，，，这些模组产品已经量产，，，为客户提供高效、可靠的电源解决计划。。。。
通过上述剖析和优化战略，，，工程师们可以更好地应对辐射EMI带来的挑战，，，确保产品的电磁兼容性。。。。未来，，，随着手艺的前进，，，我们期待更多立异的设计计划泛起，，，资助解决日益重大的电磁滋扰问题。。。。
你是否遇到过类似的辐射EMI问题？？？？？？或者你有其他有用的辐射EMI抑制要领或案例分享？？？？？？接待在谈论区留言交流！
