如何降低传导辐射干扰?

一直以来,设计中的电磁干扰(EMI)问题十分令人头疼,尤其是在汽车领域。为了尽可能的减小电磁干扰,设计人员通常会在设计原理图和绘制布局时,通过降低高di / dt的环路面积以及开关转换速率来减小噪声源。

 
电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)是干扰电缆信号并降低信号完好性的电子噪音,EMI通常由电磁辐射发生源如马达和机器产生。电磁干扰是人们早就发现的电磁现象,它几乎和电磁效应的现象同时被发现,1981年英国科学家发表"论干扰"的文章,标志着研究干扰问题的开始。1989年英国邮电部门研究了通信中的干扰问题,使干扰问题的研究开始走向工程化和产业化。
 
但是,有时无论布局和原理图的设计多么谨慎,仍然无法将传导EMI降低到所需的水平。这是因为噪声不仅取决于电路寄生参数,还与电流强度有关。另外,开关打开和关闭的动作会产生不连续的电流,这些不连续电流会在输入电容上产生电压纹波,从而增加EMI。
 
因此,有必要采用一些其他方法来提高传导EMI的性能。本文主要讨论的是引入输入滤波器来滤除噪声,或增加屏蔽罩来锁住噪声。
如何降低传导辐射干扰?
                                                                        图1 EMI滤波器示意简图
 
图1是一个简化的EMI滤波器,包括共模(CM)滤波器和差模(DM)滤波器。 通常,DM滤波器主要用于滤除小于30MHz的噪声(DM噪声),CM滤波器主要用于滤除30MHz至100MHz的噪声(CM噪声)。 但其实这两个滤波器对于整个频段的EMI噪声都有一定的抑制作用。
 
图2显示了一个不带滤波器的输入引线噪声,包括正向噪声和负向噪声,并标注了这些噪声的峰值水平和平均水平。 其中,该被测系统主要采用芯片LMR14050SSQDDARQ1输出5V/5A,并给后续芯片TPS65263QRHBRQ1供电,同时输出1.5V/3A,3.3V/2A以及1.8V/2A。 这两个芯片都工作在2.2MHz的开关频率下。 另外,图中显示的传导EMI标准是CISPR25 Class 5(C5)。有关该系统的更多信息,请查阅应用笔记SNVA810。
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                                                               图2 C5标准下的噪声特性(无滤波器)
 
图3显示了增加一个DM滤波器后的EMI结果。 从图中可以看出,DM滤波器衰减了中频段DM噪声(2MHz至30MHz)近35dBμV/ m。此外高频段噪声(30MHz至100MHz)也有所降低,但仍超过限制水平。这主要是因为DM滤波器对于高频段CM噪声的滤除能力有限。
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