現代電子系統正變得越來越密集，集成度越來越高。本文將展現一些經過實踐檢驗的降低電源系統策劃中電磁幹擾 (EMI) 水平的方法。策劃人員在策劃階段的後期必須意識到嚴重的 EMI 問題，否則可能會導致過多的金錢和時間成本。

本文討論如何在濾波器尺寸和成本方面改善 EMI，同時減少策劃時間和復雜性，尤其是在開關模式電源 (SMPS) 中。

功率金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET) 中的開關效應是系統中重要的 EMI 源。這種效應最終會影響系統可靠性。

EMI 主要出現在不連續的輸入電流、開關節點的高壓擺率以及由電源模塊環路內的寄生電感引起的開關邊緣的另外振鈴。

SMPS 中的 EMI 來源

EMI 問題無法在電路策劃階段的後期得到解決，因為它可能會導致成本和時間的浪費。

例如，考慮圖 1中的降壓轉換器。它演示了每個元件如何在各個頻帶內展現自己。

德州儀器

1. 圖中顯示的是 SMPS 中 EMI 源的一個典型示例(德州儀器供應)

為了降低 SMPS 的成本和尺寸，策劃人員目前正在嘗試提高開關頻率，這也將提高效率。然而，這種向更高開關頻率的轉變將導致另外的 EMI 問題。現在，策劃人員需要自由地集成不會影響電源策劃的 EMI 緩解方法。

上述規則已在工業標準規範中得到充分確立，例如針對汽車工業的國際無線電幹擾特別委員會 (CISPR) 25 和針對多媒體設備的 CISPR 32。幹擾將被限製在特定水平，易受影響的電路將能夠處理該水平的幹擾。

減少幹擾的方法

策劃師必須了解每個特定應用的適用標準。了解如何測量 EMI 也很重要，因為這些知識將使工程師更好地了解如何降低 EMI。

在涉及長線束的汽車策劃中，傳導 EMI 與嶄新車輛中線束數量的增加有關。預防或減輕 EMI 的一些最佳方法如下：

屏蔽

這可能是控製耦合或輻射 EMI 的最佳方法。可以使用屏蔽金屬外殼和塗層。此外，電纜也應屏蔽，以防止外部 EMI 影響敏感元件。

過濾

使用濾波器消除不需要的信號。無源濾波器通常用於將 EMI 降至最低。此外，交流線路濾波器可以防止不需要的信號進入電源或其他供電電路。集成有源 EMI 濾波器將有助於降低系統輸入端的差模 (DM) 傳導輻射，因為它可以充當非常有效的低阻抗分流器(圖 2)。

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2. 這是一個帶有感應器、補償元件和註入電容器 (Cinj) 的有源 EMI 濾波器。

鐵氧體磁珠還可以抑製高頻噪聲。

接地

接地通常為 EMI 供應低阻抗路徑。當系統正確接地時，EMI 會從關鍵設備轉移，從而提高電源品質。確保在印刷電路板 (PCB) 上使用正確的接地，並盡可能縮短走線長度並遠離 PCB 邊緣。此外，盡量減少 PCB 上的環路面積以減少輻射發射。

雙絞線電纜也有助於降低共模噪聲。

另外布局技巧

讓我們看一下典型 DC-DC 降壓轉換器的 PCB 布局，這對於達成最佳性能至關重要。PCB 布局是達成轉換器最佳 EMI 性能的關鍵因素。在降壓轉換器中，由輸入電容器和電源接地形成的環路是最關鍵的區域。該環路將具有較大的瞬態電流，當它們與走線電感發生反應時會導致高瞬態電壓。

策劃人員必須註意此環路中的走線，這些走線必須寬而短。環路面積也必須盡可能小，以減少寄生電感(圖 3)。參考文獻 2 中給出了完整的布局指南。

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3. 輸入電流環路的走線必須寬而短。環路面積也應盡可能小，以減少寄生電感。

避免 EMI 幹擾

策劃中的 EMI 可能會毀掉策劃師的一天。當電氣/電子系統产生的電磁場相互幹擾時，就會出現 EMI。這可能會導致電路嚴重中斷，從而導致影響附近電子設備的中斷。如本文所述，可以采用多種方法來最大限度地減少 EMI。