9月8日 MPS 第五届电源 EMI 分析与优化设计研讨会 互动问答

9月8日 MPS第五届电源 EMI 分析与优化设计研讨会 互动问答精彩回顾

Q:多个电容并联,应该用什么模型?多个理想电容并联并不准确。
A:要包含ESR和寄生电感模型考虑在内。

Q:MPQ8633B这颗芯片内部有做抖频设计吗?
A:这颗没有,可以联系MPSNow,选取满足需求的抖频IC。

Q:在没有Ce101测试设备的情况下,如何用示波器或常规3米暗室来模拟分析噪音产生源?
A:你要不然看看开关波形上有没有对应超标的ringing吧。仪器很少的情况下分析手段会比较有限的。

Q:Y电容的大小如何选取?
A:现在就在分析Y电容的选取,主要针对想要滤除的谐振频段,去选择合适的电容参数特性,可以从Y电容规格书中找到频率特性曲线,或者用阻抗分析仪测试提取参数。

Q:怎么判断一个源或者负载是高阻抗还是低阻抗?
A:从你想加滤波器的端口看输入和输出。假设测传导,你加在电源端,那么电源侧就是LISN阻抗(差模100ohm, 共模25ohm);如果是辐射,那么可能就要去用网络分析仪测这个天线阻抗了。

Q:如何抑制共模干扰?
A:增大共模路径中的阻抗(例如加共模电感),旁路掉一部共模电流(增加Y电容)。

Q:如果传到辐射还差一点点过不了,可不可以通过裁剪cable的长度来解决问题呢?
A:看标准(标准一般是不能改的)和客户(客户有时候要求的比标准严格)是否允许。如果这个长度改了,谐振峰是会移动的。

Q:MPS有适合学习emi同学的岗位嘛?
A:有,但不保证每年都有,在杭州的AE岗位会有倾向于EMI方向的。具体请关注官网上的招聘信息。

Q:板子空载时DC/DC 有滋滋滋电流声音,输液啸叫声音吗,负载全部接上后声音消失,基本听不到了,电路输入输出电容和电感都是参考的datasheet推荐的。
A:是不是空载的时候AAM, 工作频率落在20kHz以下了。满载工作频率上去了就没有了。

Q:30MHZ以上,cable的效果会比较明显,cable是指输入和输出的线缆长度吗?
A:是的,主要跟输入输出线长度有关,与粗细关系很小的。

Q:Y电容对辐射EMI有什么影响呢?
A:在现在分析的case中,减小了对外的共模辐射。

Q:Y电容的引入会产生新的谐振点吗?
A:加的不好是有可能的,所以还是按照这次推荐的方法来做。

Q:无源器件辐射频段建模比如共模电感、电容建模怎么实现,因为磁芯磁导率或者电容的拟合模型在高频就不准确了,建模精度会有问题导致辐射模型不准。
A:这种推荐去用阻抗分析仪测一下。陶瓷电容一般还好,到1GHz相对准确。电感就比较麻烦,到100多M还可以用一阶模型,但在很高频率,即使是多级RLC模型也会有一定的误差,直接用网络分析仪提取是最好的。

Q:加了共模电感不是会影响电源的效率吗?
A:有影响,具体差不多是2DCRI^2(L/N线电流都有损耗),core loss比较小,共模电流一般不大的。/影响很小,其主要作用在高频提供一个高阻抗。

Q:DCDC电源的开关频率那么高,跟EMI有关吗?
A:关联很大,其傅里叶分解后的高频分量也会更多,从而高频的EMI也会更多。

Q:didt产生差模干扰,dvdt产生共模干扰是吗?
A:具体还是要看电路的。对于差模/共模,源是一样的,但是传播的路径不一样。

Q:这些研究的结果是否可以用来设计雷达?
A:好像不太一致,EMI设计的目的是为了减小所有频段的辐射;雷达可能目标是反过来的。

Q:一般设计电路中是不是不再设置独立的差模电感?
A:取决于测试结果,如果对于开关频次和其倍频次限值要求很高,那通常会加入pi型滤波来解决低频问题。

Q:CE101与Pfc的奇次谐波或THD有关系吗?今晚要去测试,不知如何下手。
A:如果真的是低频的噪声,那么确实不太好搞。滤波器尺寸会很大。也许试试把产生EMI的部分屏蔽会好点?或者看看EMI源附近有没有较大导体需要接地的。

Q:尖峰的产生有什么意义?
A:相当于发生了谐振,阻抗很小;从而对外辐射能量很强。

Q:公式的来源是如何推导的?
A:如果是前几页的那个,在《Antenna Thoery》里面有推导。后面的就是电路公式了。

Q:AGND和PGND单点接地,对EMI有什么好处?
A:仅仅是为了工作稳定;只有功率PGND之间的分割会对EMI更有帮助,例如噪声GND1和板子的输入GND2做一些分割。

Q:请问柔性FPC上面PCB如何走线才能减少辐射 EMI?
A:同样也可以在板子上靠近线束侧,增加对应的共模滤波器来减小辐射。条件允许的话,额可以提取FPC线特性,根据对应谐振频率点来选择滤波器特性。

Q:磁元件怎样减小漏感来加强EMI?
A:用磁路闭合的core。绕线用bifilar绕法等等。再夸张的可以用同轴线来绕但是工业界好像没这么用的。

Q:输入高频滤波电容一般选多大的?
A:看辐射哪段比较严重。大概的原则是让这个电容阻抗在辐射严重的频段阻抗尽可能小,电容阻抗曲线一般可以查电容的Datesheet得到。

Q:共模电压源做仿真时需要增加内阻吗?
A:不用,仿真有几种做法:一个是建模的时候使用开关进行建模,另外一种是用等效源进行建模。如果用等效源的话,其实就是把开关波形拿过来,不加内阻,这样外部电路“看”到的就是真正的开关波形。

Q:仿真时也有LISNs模型供选择吗?
A:实际上如果只看EMI频段,放个50ohm就可以了。

Q:怎么判断EMI共模电感是否饱和?
A:共模电流不大,一般不至于饱和的。如果真的饱和了,那么会看到加这个电感,对EMI没效果。如果是想预先设计电感,那么还是要去查电感的饱和电流,以及在仿真中看流过这个电感的共模电流大小,看看是否Ok。

Q:为什么电感尺寸会对EMI造成很大的影响呢?
A:电感尺寸大,等效于它的极矩更大,辐射出来的E更强。可以看等效模型的对应公式。

Q:一体成型封装电感 和 绕线式电感 对外辐射 是否有差异 ?
A:主要取决于电感的屏蔽特性和其绕线的粗细,较粗的绕线对外辐射能量也越强。

Q:Buck电路的开关节点铺铜区可以打过孔吗?
A:通常不建议,这样会让跳变节点存在于板子得其他层,增加了dv/dt的面积。

Q:实现尽可能高的插入损耗是不是在设计EMI滤波器时考虑的因素?
A:理论上是的。实际上会发现如果EMI滤波元件放太多,近场耦合会很严重,可能达不到理论预期的。

Q:共模和差模的滤波方式相同吗?
A:不同,共模需要在正负两根线上都放置滤波器,例如共模电感,磁珠;差模主要是两根线束之间,典型的滤波器是pi型滤波。

Q:请问一下,使用今天介绍的电磁仿真软件,是否可以引导和控制产品电磁辐射的强弱和范围,并通过外围相关设计,从而最终降低产品的电磁辐射指标?
A:电磁仿真其实是Ansys,如果模型(包括外围的器件等)建得比较准确,我觉得是可以的。但一般准确的3D模型仿真时间会特别长,所以如果能有个电路模型简化,可以大幅降低仿真时间。

Q:实际结果和仿真结果差别范围?
A:目前频率是对得比较准的,而具体幅值和EVB建模有很大关系,当前结果误差大概在6-10dB以内。

Q:在芯片bump layout设计上,对称性结构是为了抵消EMI?看到几乎FILPCHIP芯片的BK能对称的都会对称。
A:对称结构可以让高频di/dt环路对外辐射磁场相反,从而相互抵消。

Q:对Emi来说,多层板是不是有助于减小干扰?
A:多层板的设计中,增加完整的地平面是有帮助的。

Q:电源上串共模电感是不是有利于滤除电源上的高频干扰?
A:是的,主要是滤除高频的共模干扰。但需要原理DCDC,不然会影响到共模的滤波效果。

Q:共模和差模噪声源识别方法有哪些?
A:正负线之间走的差模噪声,正负线对大地走的是共模噪声。

Q:借助电路分析与仿真手段,嘉宾老师建模用什么平台软件?
A:我们在电路仿真中使用过matlab,simplis等。

Q:如何有效降低开关电源的EMI影响?
A:找到开关电源的断续电流环路,和跳变的电压节点。针对这两点进行滤波器的选取和优化PCB布局。

Q:磁性元件下方铺铜,Are you sure?会有涡流效应,导致损耗增加,电感降低。
A:我们MPS公众号上的电源小视频有一期讲过这种应用,对于不同的电感,铺铜带来的影响也不一样,还是要具体情况来具体分析的。包括涡流带来的损耗我们也有一个比较的。

Q:多层PCB要注意些什么问题?
A:功率和高频信号的线避免耦合,用地平面做分割。

Q:采用二级滤波设计是不是就能够很好的降低电源工作时所产生的电磁辐射?
A:一般来说从级数上来说,二级是够了的。这种情况很多是把高频和低频分开,每一级处理不同的频段。

Q:MPS电源管理IC在哪一个频段上对Emi有比较好的效果?
A:较低的开关频率会对EMI比较友好,通常我们的电源开关频率可调,适合用于不同的应用场合。

Q:功率电感下方,走一些低频线的话,对EMI影响大吗?
A:建议电感下方铺完整的GND平面。

Q:MPS除了做芯片还制作哪些产品?
A:还可以关注下我们的电感器件。

Q:MPS除了做芯片还制作哪些产品?
A:还可以关注下我们的电感器件。

Q:抖频有什么坏处吗?
A:抖频的范围是需要纳入考量的,过大的幅度可能范围会触碰到临界的测试限值,甚至导致DCDC工作不稳定。

Q:天线阻抗怎么测量?
A:用网络分析仪接在天线的端口,从测得的S参数可以提取到阻抗。

Q:MOS和二极管散热器散热对EMC有没有影响?
A:有的,这个散热器一般是金属的,相当于一个很大的导体。如果有dv/dt节点离这个散热器很近,可能会耦合EMI过去。所以,如果可以,这个散热器是推荐接地的。

Q:小容值的mlcc对哪个频段有用?
A:MICC可以查ESR和ESL参数,一般来说这种小容值的ESR在十几mohm左右,ESL大概是nH级别。也就是在C和ESL谐振频率附近和以下比较有用。

Q:1.7MHZ算是高频吗?
A:看应用了。对于一些开关频率几十k的电机、AC/DC应用,这个其实可以算高频。对于很多DC/DC,开关频率就是2MHz以上,这种就不算高频了。

Q:多少开关频率下,EMI不容易出问题?
A:通常来说,开关频率的选择可以避开EMI测试的限值线。

Q:针对EMI设计,铺铜方面有没有相关技巧和规则?
A:可以在磁性元件下方铺铜,抵消其对外辐射能量。

Q:环路面积大小对EMI有多大影响呢?
A:是主要影响因素,特别是di/dt高频电流环路。

Q:mps电源IC在减小Emi干扰上有什么优势?
A:会加入抖频的技术,同时优异的pin分布也可以助力于更好的layout布局,达到更好的EMI效果。

Q:改善开关速度改善emi,是增加还是减慢开关速度?
A:减慢。

Q:EVB模型杂散电感怎么得到的?
A:可以用阻抗分析仪提取参数。

Q:有什么好的办法确定EMI来自于输出端还是输入端?干扰量?
A:还是要把电路画出来,然后从原理上来分析最稳妥。

Q:如何区分是差模干扰还是共模干扰?
A:在传导测试中可以用noise separator去分离共模、差摸。在辐射中基本上是共模干扰。

Q:EMI包括哪些测试项目?
A:不同产品的测试标准和测试项不同的。对于汽车产品,EMI主要包括传导(电压法、电流法)和辐射(150kHz to 1GHz)。

Q:共模噪声和差模噪声的传导哪个影响比较大?
A:如果不加滤波器的话,都很大。一般会有差模滤波器,这种情况下高频的超标一般是共模。

Q:EMI测试需要留有多少余量?
A:根据不同客户需要来定。但一般6dB的margin可以保证在任意符合标准的EMI chamber中都可以过标。

Q:有些装置是不接大地的,为何还有共模干扰?
A:共模可以通过输出到大地的杂散电容耦合到地上,再传回来。

Q:在一个半桥上下两端并联一个电容可以有效消除EMI干扰,请问老师其原理是什么?所并联的电容如何称呼?容值范围取多少比较好?
A:假设这个是从VIN到地的电容。从差模上它可以分流一定的差模噪声;另外它也可以减小输入di/dt环的面积。如果是后者,容值差不多1nF~10nF这样的。

Q:共模电感该如何选型呢?输入输出电容多少对EMI影响有多大?
A:共模电感选择:在需要滤除的高频段处,选择阻抗高的。不同拓扑,输入输出电容重要性不同,例如buck,输入电容和管子组成环路更关键。

Q:DCDC芯片,自举电容,串联个小电阻,对EMI有帮助吗?
A:有的,改善开关速度,从而对EMI高频有帮助。

Q:EMI结果主要看什么东西?
A:看传导和辐射,噪声源对外产生的能量场。

Q:在设计PCB布线的时候,如何布线可以降低高频EMI呢?
A:高频的di/dt环路尽可能小,dv/dt节点尽可能小。

Q:为什么不是一端接在参考地?
A:参考地模拟的是大地。如果EUT本身没有接地的端子,那么就不需要直接接参考地。如果EUT有接地的要求,那么测试中也需要把输出接在参考地上。

Q:LISns固定的阻抗是可调节的吗?
A:这个是标准规定的,根据不同的标准,厂家会做好不同的LISN,但具体到每一个LISN上,阻抗是不能调节的。

Q:固定的阻抗怎么计算出来的?
A:LISN的等效阻抗可以认为就是电容串联电阻,在EMI范围内(150kHz-30MHz 或 108MHz)的阻抗大致是50Ohm。

Q:这个固定的阻抗是多少?
A:在一般标准中,LISN的阻抗在EMI频段内是50ohm。

Q:电源设计中EMI的频率范围是多少KHZ?
A:根据不同应用,测试标准也不同,以车载电子为例,比较典型的范围会从150kHz-1GHz。

Q:在设计电路时,如果把上升时间为5ns的器件换成上升时间为2.5ns的器件,EMI会提高多大?
A:40MHz以前EMI基本不变,40MHz以上EMI大概高6dB的样子。

Q:EMI 问题的常用仿真方法有哪些办法?谢谢。
A:现在就在分享这个知识点:主要要了解噪声源特性,板子参数提取和滤波器参数。

Q:EMI和哪些因数或者参数有关?
A:噪声源特性和耦合路径,以及滤波器参数。

Q:EMI处理中, 电感端的RC取值是否有计算公式, 电容的大小对EMI频点的抑制和移动有什么必然联系?
A:如果指的是电感的snubber,可以看整体阻抗的变化。好的RC的最大作用其实是避免了电感与电路其他部分的谐振,相当于消除EMI频谱上的某个谐振峰。

Q:进行EMI仿真,哪些电路元件参数比较关键,如何获得准确的电路参数?
A:滤波电路的杂散参数(包括离得比较近的元件的耦合),以及板子上比较长的走线的阻抗。

Q:辐射EMI与开关频率有什么关系?
A:大致来说,如果dv/dt的幅值一致,开关频率越高,EMI越严重。

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