在开关模式降压转换器中,如何缓解电磁干扰(EMI)是一个常见的议题。EMI通常由高频电流流动所引起。本应用笔记首先讨论了由输入电流引起的EMI问题,并提出相对应的解决方案,以及其他更多如何减少EMI的方法。在文末,也会介绍一种简单的EMI测量工具的制作实用指南,以及如何有效利用这些工具进行测试的建议。 1 EMI的成因与解决在开关模式降压转换器中,电磁干扰(EMI)主要是由于高频电流在电路回路中流动所引起的。 图1 输入电流I1的dI/dt非常高,可能在广泛的频谱范围内产生大量的电磁干扰(EMI)。如图1所示,应尽可能地将面积A1降至最小。Cin应尽可能地靠近IC的VIN引脚和GND引脚之间放置,详见图2。 图2 2 其他减少降压转换器中电磁干扰的方式
图6 输入滤波对于减少EMI非常重要。为了减少Cin通过的电压降,请使用低ESR的MLCC类型并使用不同大小的多个电容器,如2x10µF 1206和一个靠近降压IC的22n ~ 100nF 0402或0603尺寸类型。为了减少输入回路中的噪声,强烈建议在输入线中添加额外的L-C滤波。当使用纯电感为L2时,可能需要添加电解电容器C3来抑制任何输入电源的振铃信号并确保稳定的输入电源。 3 自己制作简单的EMI测量工具我们可以使用一个小环形天线在PCB上进行近场EMI测量。使用一段薄的50Ω同轴电缆可以很容易地自行制作一个小型的电屏蔽环形天线:见图7。 图7. 高频电流环 环形天线可以连接到频谱分析仪。通过在应用PCB上移动环形天线,可以看到哪些区域发出大量的高频磁场。也可以将环形天线连接到示波器(终端为50Ω),示波器将显示PCB某些区域的切换噪声水平。通过将环形天线保持在固定的距离和位置,变更电路/PCB回路,并且可以检查辐射噪声水平是增加还是减少。 转换器输入线路中的高频电流是辐射EMI的一个好指标。可以通过将几匝线圈穿过一个EMI铁芯,来制作一个高频电流探头:这些将形成一个高频电流变压器。其做法与环型天线的做法差不多,但需要将环形线圈3次穿过铁芯。见图8。 图8. 高频电流探头构造 现在可以将电缆穿过铁芯来测量电缆中的高频电流。电流变压器输出可以连接到频谱分析仪或示波器(终端为50Ω)。 为了避免共模电流从被测设备流动到测量设备,建议在电缆中添加一个共模电感:这可以通过将引入分析装置的电缆多次穿过一个扣合式的EMI铁芯来实现。输入共模测量如图9所示。 图9 |