由于市場(chǎng)對于提升信息技術(shù)和通信設備性能的需求，因此如今的系統設計人員面臨著(zhù)必需設計EMI兼容產(chǎn)品的巨大挑戰。在銷(xiāo)售之前，所有通常被規定為具有一個(gè)高于9kHz之已調時(shí)鐘信號的信息技術(shù)設備（ITE）都必須滿(mǎn)足相關(guān)的政府標準，例如美國的FCCPart15SubpartB和歐盟的EN55022，這些標準規定了工業(yè)和商業(yè)環(huán)境（ClassA）以及家庭環(huán)境（ClassB）的最大可容許輻射發(fā)射。鑒于此類(lèi)嚴格的EMI標準、工程人力資源限制和產(chǎn)品快速上市要求，使得通過(guò)EN55022標準認證之電源模塊的普及率有所提高。然而重要的是必須知曉電源模塊在認證時(shí)所處的電氣操作條件，以避免在之后的設計過(guò)程中感到詫異。對開(kāi)關(guān)模式穩壓器中的EMI干擾源和場(chǎng)強因子有所了解將有助于設計工程師選擇最佳的組件，以減輕特別是那些所需電流水平較高之尖端設備中的電磁輻射。
圖1：FCC輻射限值（USA）和EN55022ClassB輻射限值（歐盟）
圖2：具寄生電感器和電容器的降壓型開(kāi)關(guān)穩壓器
由于其特殊的性質(zhì)，開(kāi)關(guān)電源會(huì )產(chǎn)生輻射到周?chē)髿庵械碾姶挪?。脈沖電壓和電流將因開(kāi)關(guān)動(dòng)作而出現，并直接影響輻射電磁波的強度。此外，轉換器內部的寄生器件也會(huì )產(chǎn)生電磁輻射。圖2給出了一款典型的降壓型轉換器，其包括功率MOSFET的寄生電感器和寄生電容器。
[page]
EMI輻射源
在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期里，存儲在寄生電感器中的能量將和存儲于寄生電容器中的能量發(fā)生共振。當能量釋放時(shí)將在開(kāi)關(guān)節點(diǎn)（VSW）上產(chǎn)生一個(gè)很大的電壓尖峰，其最大可達輸入電壓的兩倍，如圖3所示。當MOSFET的電流能力增加時(shí)，存儲在寄生電容器中的能量往往也會(huì )增加。另外，開(kāi)關(guān)動(dòng)作還使輸入電流以及流過(guò)頂端MOSFET（ITOP）和底端MOSFET（IBOT）的電流產(chǎn)生脈動(dòng)。此脈沖電流將在輸入電源電纜和PCB板印制線(xiàn)（其充當了發(fā)射天線(xiàn)）上產(chǎn)生電波，從而產(chǎn)生輻射發(fā)射和傳導發(fā)射。
圖3：12V輸入降壓型開(kāi)關(guān)穩壓器中的典型開(kāi)關(guān)節點(diǎn)電壓尖峰和振鈴
當輸人電壓和輸出電流增加時(shí)，每個(gè)周期中功率電感器改變極性時(shí)開(kāi)關(guān)節點(diǎn)上的電壓尖峰也將增大。而且，輸出電流越高，電路回路內部產(chǎn)生的脈沖電流越大。因此，輻射發(fā)射在很大程度上取決于被測試器件所處的電氣操作條件。一般來(lái)說(shuō)，輻射噪聲將隨著(zhù)輸人電壓和輸出功率（特別是輸出電流）的提高而增加。由于作為低噪聲替代方案的線(xiàn)性穩壓器效率過(guò)低，而且在高電壓和高功率級別下耗散過(guò)多的熱量，因此設計工程師不得不克服因采用最先進(jìn)的開(kāi)關(guān)電源解決方案而引發(fā)的難題，其中的EMI抑制變得頗為棘手。
圖4：在96W輸出功率下LTM4613（DC1743）的EN55022標準相符性演示（由獨立測試機構負責實(shí)施）
EMI抑制
用于降低來(lái)自開(kāi)關(guān)模式電源轉換器設計的輻射EMI之替代方法而臨著(zhù)其他的難題。一種傳統方法是在電源解決方案周?chē)鲈OEMI屏蔽，其將在金屬外殼內包含一個(gè)EMI場(chǎng)。然而，EMI屏蔽會(huì )增加設計復雜性、尺寸和成本。在開(kāi)關(guān)節點(diǎn)上（VSW）布設一個(gè)RC減振器電路可幫助減小電壓尖峰和后續的振鈴?？墒窃鲈O一個(gè)減振器電路將降低工作效率，從而增加功率耗散，導致環(huán)境溫度和PCB溫度升高。最后一種對策是采取優(yōu)良的PCB布局方案，包括使用局部低ESR陶瓷去耦電容器，并為所有的大電流通路采用簡(jiǎn)短的PCB走線(xiàn)間隔，以最大限度地抑制圖2中所示的寄生效應，不過(guò)代價(jià)是增加了工程設計時(shí)間并延緩了產(chǎn)品的上市進(jìn)程?？偟恼f(shuō)來(lái)，為了同時(shí)滿(mǎn)足尺寸、效率、熱耗散和EMI規格要求，工程師必需具備豐富的電源設計經(jīng)驗并做出艱難的權衡取舍，特別是在高輸入電壓、高輸出功率應用中（原因如上所述）。為了評估折衷策略和設計一款符合EMI標準并滿(mǎn)足所有系統要求的電源轉換器，電路設計人員常常需要花費大雖的時(shí)間和精力。保證符合EMI標準的解決方案
為了對一款簡(jiǎn)單和符合EMI標準的高輸出功率電源設計提供保證，凌力爾特公司向一家獨立的認證測試實(shí)驗室（TUVRheinland）提交了LTM46138A降壓型μModule穩壓器演示板（DC1743），該實(shí)驗室的10米EN55022試驗箱得到了美國國家標準與技術(shù)研究所（U.S.NationalInstituteofStandardsandTechnologyNIST）的正式認可。在一個(gè)24V輸人提供96W輸出功率的情況下，發(fā)現LTM4613演示板符合EN55022ClassB限值。只需采用輸入電容、輸出電容和少量的其他小型組件，即可輕松實(shí)現一款符合EN55022標準的“無(wú)憂(yōu)型”解決方案，特別是在采用可免費下載的DC1743光繪（Gerber）文件的情況下。
在市面上所有經(jīng)驗證符合EN55022B規范的電源模塊產(chǎn)品中，LTM4613可提供最高的輸出功率和效率。憑借一個(gè)謹慎設計的集成型濾波器、細致的內部布局、屏蔽電感器、內部減振器電路和功率晶體管驅動(dòng)器，LTM4613在尺寸、輸出功率、效率和EMI輻射之間實(shí)現了完美的平衡。LTM4613與經(jīng)EN55022B標準認證的μModule穩壓器系列中其他許多成員（其具有各種不同的輸出功率級別）一起免除了增設磁屏蔽和外部減振器的需要，從而削減了解決方案總體尺寸、成本以及某些麻煩的設計任務(wù)。
總結
針對EMI相符性來(lái)設計信息技術(shù)設備（ITE）產(chǎn)品是一項必然要求，它需要超乎尋常的技巧和時(shí)間。雖然很麻煩，但是對于保證相鄰電子設備或系統自身內部其他附屬組件的正常功能運轉而言，此類(lèi)限制是至關(guān)緊要的。為滿(mǎn)足這一需求，業(yè)界推出了諸如LTM4613等經(jīng)過(guò)EN55022ClassB標準認證的電源模塊。然而，由于EMI場(chǎng)強在很大程度上取決于諸多的因素（例如：輸人電壓、輸出電流、輸出電壓和PCB布局），因此在比較產(chǎn)品時(shí)應確定：EN55022認證是在相似的電氣條件下進(jìn)行的（由業(yè)界認可的EMI測試實(shí)驗室在與您的設計相近的輸入電壓和輸出功率級別下實(shí)施）。凌力爾特公布了針對最常見(jiàn)工作條件的EMI測試結果和演示板光繪文件，從而提供了一款由授權獨立實(shí)驗室認證的良好電源設計，這給客戶(hù)吃了顆“定心丸”。
相關(guān)閱讀：
如何在高速PCB設計時(shí)做好EMI控制
http://zzmyjiv.cn/emc-art/80022521
LED資深網(wǎng)友結合案例分享EMI整改方法
http://zzmyjiv.cn/emc-art/80022392
如何控制高速PCB設計中的EMI輻射？
http://zzmyjiv.cn/emc-art/80022358
