滿足電源設(shè)計中的EMI標準

當一堆電子元件聚在一起參加聚會時，可能會很吵。如果您想進行一次更安靜的聚會，其中沒有一個組件的行為會干擾另一個組件的行為，該怎么辦？然后，您需要管理電源設(shè)計中的電磁干擾 （EMI）。最好盡早這樣做——您等待的越晚，EMI 緩解就越具有挑戰(zhàn)性且成本越高。畢竟，您不想冒險進行全面的電源重新設(shè)計，是嗎？?

打開攪拌機時收音機發(fā)出的失真聲音、低空飛行的飛機從頭頂飛過時模擬電視屏幕上的線條、微波爐對 WiFi 信號的影響——這些都是我們在日常生活中遇到的 EMI 示例- 日常生活。EMI 可以破壞設(shè)備運行的程度從煩人到破壞性不等，具體取決于設(shè)計受影響電路的應(yīng)用（例如，電視與自動化工廠內(nèi)的可編程邏輯控制器）。這就是為什么有監(jiān)管機構(gòu)規(guī)定了管理電子設(shè)備性能的 EMI 標準。

數(shù)字電子設(shè)備電磁兼容性的兩個關(guān)鍵且非常相似的標準是歐洲的 CISPR 22（由 CISPR：國際無線電干擾特別委員會維護）和美國的 FCC 第 15 部分（由聯(lián)邦通信委員會維護）。

實現(xiàn)首次通過 EMI 成功

每個系統(tǒng)工程師都希望獲得一次通過 EMI 的成功。通過精心規(guī)劃的電源解決方案，這是可能的。什么是精心策劃的電源解決方案？合適的濾波器、低 EMI 組件、低 EMI 電源穩(wěn)壓器 IC 和/或低 EMI 電源模塊，以及良好的 PCB 布局和屏蔽技術(shù)都是其中的一部分。

CISPR 22 EMI 規(guī)范（在歐洲通常稱為 EN 55022）涵蓋：

B 類：用于家庭環(huán)境并滿足 CISPR 22 B 類排放要求的設(shè)備、裝置和裝置

A 類：不符合 CISPR 22 B 類排放要求但符合不太嚴格的 CISPR 22 A 類排放要求的設(shè)備、裝置和裝置。A 類設(shè)備應(yīng)有以下警告：“這是 A 類產(chǎn)品。在家庭環(huán)境中，此產(chǎn)品可能會造成無線電干擾，在這種情況下，用戶可能需要采取適當?shù)拇胧?/p>

EMI 測試評估傳導和輻射發(fā)射。傳導發(fā)射測試在 150kHz-?30MHz 頻率范圍內(nèi)進行，而輻射發(fā)射測試在更高的 30MHz-1GHz 射頻范圍內(nèi)進行。

現(xiàn)在，作為一個用例，讓我們看一下開關(guān)電源以及我們?nèi)绾螠p輕它們的噪聲源。這些類型的電源會產(chǎn)生電磁能量和噪聲（傳導和輻射），并且還會受到來自外部攻擊者的電磁噪聲的影響。傳導發(fā)射主要由轉(zhuǎn)換器輸入端快速變化的電流形狀 （di/dt） 驅(qū)動。輻射 EMI 是快速變化的磁場（由電路的電流回路產(chǎn)生），具有 30MHz 及以上的高頻成分。如果沒有適當?shù)臑V波或屏蔽，這些場的變化可能會耦合到附近的其他電路和/或設(shè)備，從而觸發(fā)輻射 EMI 效應(yīng)。

降低 EMI 的常用方法

降低 EMI 的常用技術(shù)包括線路濾波、電源設(shè)計、適當?shù)?PCB 布局和屏蔽。使用線路濾波方法，放置在輸入源和電源轉(zhuǎn)換器之間的 π 濾波器可減少電源轉(zhuǎn)換器的傳導發(fā)射。至于電源設(shè)計，在降壓轉(zhuǎn)換器中，輸入端的快速 di/dt 電流邊沿會在規(guī)定的傳導范圍內(nèi)產(chǎn)生高頻諧波 EMI。如果你保持這些電流回路的面積很小，你會最小化場強。如果減慢這些邊沿，則會降低開關(guān)穩(wěn)壓器的高頻諧波含量；然而，由于能量浪費，緩慢的轉(zhuǎn)換會影響調(diào)節(jié)器的效率。在連續(xù)導通模式下運行的升壓轉(zhuǎn)換器表現(xiàn)不同。

這里，升壓轉(zhuǎn)換器在其輸入端的傳導 EMI 分量較少，因為輸入電流比降壓轉(zhuǎn)換器更連續(xù)。從 PCB 布局的角度來看，可以考慮各種最佳實踐來最大限度地減少 EMI 噪聲源，包括最大限度地減少高 di/dt 電流環(huán)路和使用法拉第屏蔽。通過練習良好的 PCB 布局方法，您可以在不影響電源轉(zhuǎn)換器效率的情況下通過減慢開關(guān)邊沿來滿足 EMI 標準。使用具有低 EMI 的電源組件（如電感器）、電源穩(wěn)壓器和電源模塊也會產(chǎn)生積極影響。馬克西姆 包括最小化高 di/dt 電流環(huán)路和使用法拉第屏蔽。通過練習良好的 PCB 布局方法，您可以在不影響電源轉(zhuǎn)換器效率的情況下通過減慢開關(guān)邊沿來滿足 EMI 標準。

使用具有低 EMI 的電源組件（如電感器）、電源穩(wěn)壓器和電源模塊也會產(chǎn)生積極影響。馬克西姆 包括最小化高 di/dt 電流環(huán)路和使用法拉第屏蔽。通過練習良好的 PCB 布局方法，您可以在不影響電源轉(zhuǎn)換器效率的情況下通過減慢開關(guān)邊沿來滿足 EMI 標準。使用具有低 EMI 的電源組件（如電感器）、電源穩(wěn)壓器和電源模塊也會產(chǎn)生積極影響。馬克西姆Himalaya 穩(wěn)壓器和Himalaya 功率模塊系列采用低 EMI 功率電感器，并采用良好的 PCB 布局實踐進行設(shè)計。使用這些 Himalaya 解決方案時，您無需擔心合規(guī)性，因為 Maxim 已經(jīng)完成了 IC、模塊和示例參考布局的所有工作，因此您可以以最優(yōu)成本通過 CISPR 22 （EN 55022）。

審核編輯：郭婷