一直以來
，設計中的電磁幹擾（EMI）問題十分令人頭疼，尤其是在汽車領域。為了盡可能的減小電磁幹擾，設計人員通常會在設計原理圖和繪製布局時，通過降低高di / dt的環路麵積以及開關轉換速率來減小噪聲源。

 

但是，有時無論布局和原理圖的設計多麼謹慎
，仍然無法將傳導EMIjiangdidaosuoxudeshuiping。zheshiyinweizaoshengbujinqujueyudianlujishengcanshu
，haiyudianliuqiangduyouguan。lingwai，kaiguandakaiheguanbidedongzuohuichanshengbulianxudedianliu
，zhexiebulianxudianliuhuizaishurudianrongshangchanshengdianyawenbo
，congerzengjiaEMI。

 

因此，有必要采用一些其他方法來提高傳導EMI的性能。本文主要討論的是引入輸入濾波器來濾除噪聲，或增加屏蔽罩來鎖住噪聲。

 

圖1 EMI濾波器示意簡圖

 

圖1是一個簡化的EMI濾波器，包括共模（CM）濾波器和差模（DM）濾波器。 通常，DM濾波器主要用於濾除小於30MHz的噪聲（DM噪聲），CM濾波器主要用於濾除30MHz至100MHz的噪聲（CM噪聲）。 但其實這兩個濾波器對於整個頻段的EMI噪聲都有一定的抑製作用。

 

圖2顯示了一個不帶濾波器的輸入引線噪聲，包括正向噪聲和負向噪聲，並標注了這些噪聲的峰值水平和平均水平。 其中，該被測係統主要采用芯片LMR14050SSQDDARQ1輸出5V/5A，並給後續芯片TPS65263QRHBRQ1供電，同時輸出1.5V/3A，3.3V/2A以及1.8V/2A。 這兩個芯片都工作在2.2MHz的開關頻率下。 另外，圖中顯示的傳導EMI標準是CISPR25 Class 5（C5）。有關該係統的更多信息
，請查閱應用筆記SNVA810。

 

圖2 C5標準下的噪聲特性（無濾波器）

 

圖3顯示了增加一個DM濾波器後的EMI結果。 從圖中可以看出，DM濾波器衰減了中頻段DM噪聲（2MHz至30MHz）近35dBμV/ m。此外高頻段噪聲（30MHz至100MHz）也有所降低，但仍超過限製水平。這主要是因為DM濾波器對於高頻段CM噪聲的濾除能力有限。

 

圖3 C5標準下的噪聲特性（帶DM濾波器）

 

圖4顯示了增加CM和DM濾波器後的噪聲特性。 與圖3相比
，CM濾波器的增加降低了近20dBμV/ m的CM噪聲。 並且EMI性能也通過了CISPR25 C5標準。

 

圖4 C5標準下的噪聲特性（帶CM和DM濾波器）

 

圖5顯示了不同布局下帶CM和DM濾波器的噪聲特性，其中濾波器與圖4相同。但與圖4相比，整個頻段的噪聲增加了大約10dBμV/ m，高頻噪聲甚至還超出CISPR25 C5標準的平均值。

 

圖5 C5標準下的噪聲特性（帶CM和DM濾波器，不同布局）

 

圖4和圖5之間噪聲結果的不同主要是由於PCB布線差異所致，如圖6所示。圖5的布線中（圖6的右側），大麵積覆銅（GND）包圍著DM濾波器，並和Vin走線形成了一些寄生電容。 這些寄生電容為高頻信號旁路濾波器提供了有效的低阻抗路徑。 因此
，為了最大限度地提高濾波器的性能，需要移除濾波器周圍所有的覆銅，如圖6左側的布線。

 

圖6 不同的PCB布線

 

除了增加濾波器外，另一種優化EMI性能的有效方法是增加屏蔽罩。 這是因為連接著GND的金屬屏蔽罩可以阻止噪聲向外輻射。 圖7推薦了一種屏蔽罩的擺放方法。該屏蔽罩恰好覆蓋了板上所有的元器件。

 

圖8顯示了增加濾波器和屏蔽罩之後的EMI結果。 如圖所示，整個頻段的噪聲幾乎都被屏蔽罩消除，EMI性能非常好。 這(zhe)主(zhu)要(yao)是(shi)因(yin)為(wei)等(deng)效(xiao)為(wei)天(tian)線(xian)的(de)長(chang)輸(shu)入(ru)引(yin)線(xian)會(hui)耦(ou)合(he)大(da)量(liang)輻(fu)射(she)噪(zao)聲(sheng)，而(er)屏(ping)蔽(bi)罩(zhao)恰(qia)好(hao)隔(ge)絕(jue)了(le)它(ta)們(men)。在(zai)本(ben)設(she)計(ji)中(zhong)，中(zhong)頻(pin)噪(zao)聲(sheng)也(ye)會(hui)采(cai)用(yong)這(zhe)種(zhong)方(fang)式(shi)耦(ou)合(he)到(dao)輸(shu)入(ru)引(yin)線(xian)上(shang)。

 

圖7 帶屏蔽罩的PCB 3D模型

 

圖8 C5標準下的噪聲特性（帶CM，DM濾波器以及屏蔽罩）

 

圖9也顯示了帶濾波器和屏蔽罩的噪聲特性。與圖8 不同的是
，圖9中屏蔽罩是一個金屬盒
，它包裹了整個電路板，且隻有輸入引線裸露在外麵。 雖然有了這個屏蔽罩
，但一些輻射噪聲仍然可以繞過EMI濾波器並耦合到PCB上的電源線，這將會導致比圖8更差的噪聲特性。有趣的是
，圖4


，圖8和圖9中（相同的布局布線）高頻帶的噪聲特性幾乎相同。 這是因為在增加EMI濾波器後，能耦合到輸入線上的高頻段輻射噪聲幾乎已經不存在了。

 

圖9 C5標準下的噪聲特性（帶CM
，DM濾波器以及屏蔽金屬盒）

 

綜合來說，增加EMI濾波器或者屏蔽罩都能有效的改善EMI性能。但是與此同時
，濾波器的布局布線以及屏蔽罩的擺放位置需要仔細斟酌。

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