1.线性化
坦白地说,如果您的应用程序能够承受(体积大且效率低的特性),则可以使用线性电源来为自己节省很多与电源相关的EMI压力。它们不会产生明显的EMI,并且不会花费那么多的时间和金钱来开发。就其效率而言,即使它可能无法与开关电源相提并论,您仍然可以通过使用LDO线性稳压器来获得合理的效率水平。
2.使用电源模块
有时遵循实践来获得良好的EMI性能可能不够好。在您似乎找不到时间或其他资源来调谐并获得EMI结果的情况下,通常可行的一种方法是切换到电源模块。
电源模块并不是完美的,但它们做得很好可以确保您不会陷入常见EMI陷阱的陷阱,例如不良的PCB设计布局和寄生电感/电容。市场上一些的电源模块已经满足了克服EMI的需求,并被设计为可以开发具有良好EMI性能的快速简便的电源。村田制作所,Recom,Mornsun等制造商拥有各种各样的开关电源模块,这些模块已经为我们解决了EMI和EMC问题。
例如,它们通常具有大多数组件,例如电感器,它们内部连接在封装内部,因此,模块内部存在很小的环路面积,从而降低了辐射EMI。一些模块甚至可以屏蔽电感器和开关节点,以防止线圈产生辐射EMI。
3.屏蔽
降低EMI的蛮力机制是用金属屏蔽开关电源。这是通过将噪声产生源放置在电源中的接地导电(金属)外壳内来实现的,与外部电路的仅有接口是通过串联滤波器。
但是,屏蔽会增加项目的材料成本和PCB尺寸,因此,对于具有低成本目标的项目而言,这可能不是一个好主意。
4.布局优化
PCB设计布局被认为是促进EMI在电路中传播的主要问题之一。这就是为什么在开关电源中降低EMI的普遍而通用的技术之一是布局优化。这有时是一个相当模糊的术语,因为它可能意味着不同的事情,从消除寄生组件到将噪声节点与噪声敏感节点分离,以及减小电流环路面积等。
开关电源设计的一些布局优化技巧包括:
保护对噪声敏感的节点免受嘈杂节点的影响
可以通过将它们放置在尽可能远的位置以防止它们之间发生电磁耦合来实现。下表提供了一些噪声敏感和嘈杂节点的示例;
PCB上的铜走线充当辐射EMI的天线,因此,防止直接连接到噪声敏感节点的走线获得辐射EMI的方法之一是通过将它们所移到的组件保持尽可能短来实现。尽可能紧密地连接。例如,来自电阻分压器网络的长走线会馈入反馈(FB)引脚,该走线可以充当天线并拾取周围的辐射EMI。反馈到反馈引脚的噪声会在系统输出端引入额外的噪声,从而使器件的性能不稳定。
减少临界(天线)环路面积
带有开关波形的走线/导线应尽可能靠近。
辐射EMI与电流(I)的大小和流过的环路面积(A)成正比,因此,通过减小电流/电压的面积,我们可以降低辐射EMI的水平。对电源线执行此操作的一种好方法是将电源线和返回路径彼此重叠放置在PCB的相邻层上。
最小化杂散电感
可以通过增加 PCB上走线(电源线)的尺寸并将其平行于其返回路径布线以减小走线的电感,来减小线环的阻抗(这会导致辐射EMI与面积成正比)。。
接地线
位于PCB外表面的完整接地平面为EMI提供了最短的返回路径,尤其是当它直接位于EMI源下方时,它可以显着抑制辐射EMI。但是,如果允许其他走线切穿地平面,则可能会成为问题。切口可能会增加有效环路面积,并导致明显的EMI级别,因为返回电流必须找到一条较长的路径来绕过切口,以返回电流源。
筛选器
EMI滤波器对于电源来说是必不可少的,特别是对于降低传导EMI而言。它们通常位于电源的输入和/或输出处。在输入端,它们有助于滤除市电噪声,在输出端,可以防止电源噪声影响电路的其余部分。
在减轻传导EMI的EMI滤波器设计中,通常重要的是将共模传导发射与差模发射分开对待,因为用于解决这些问题的滤波器参数是不同的。
对于差模传导EMI滤波,输入滤波器通常由电解电容器和陶瓷电容器组成,以在较低的基本开关频率和较高的谐波频率下有效衰减差分模式电流。在需要进一步抑制的情况下,在输入端串联一个电感,以形成一个单级LC低通滤波器。
对于共模传导EMI滤波,可通过在电源线(输入和输出)与地之间连接旁路电容器来有效地实现滤波。在需要进一步衰减的情况下,可将耦合扼流电感器与电源线串联添加。
通常,滤波器设计在选择组件时应考虑最坏情况。例如,高输入电压时共模EMI最高,而低电压和高负载电流时差模EMI最高。