电源设计技巧之如何满足电磁干扰需求

可以说在一般的开关电源研发设计中从开关节点到输入引线的少量寄生电容(100毫微微法拉)会让你无法满足电磁干扰(EMI)需求。那100fF电容器是什么样子的呢？一般情况下这种电容器不多。即使有，它们也会因寄生问题而提供宽泛的容差。不过在你的电源中很容易找到作为寄生元件的100fF电容器。只有处理好它们才能获得符合EMI标准的电源。图1是这些非计划中电容的一个实例。图中的右侧是一个垂直安装的FET，所带的开关节点与钳位电路延伸至了图片的顶部。输入连接从左侧进入，到达距漏极连接1cm以内的位置。这就是故障点，在这里FET的开关电压波形可以绕过EMI滤波器耦合至输入。

　　图1. 开关节点与输入连接临近，会降低EMI性能

　　注意，漏极连接与输入引线之间有一些由输入电容器提供的屏蔽。该电容器的外壳连接至主接地，可为共模电流提供返回主接地的路径。如图2所示，这个微小的电容会导致电源EMI签名超出规范要求。

　　图2. 寄生漏极电容导致超出规范要求的EMI性能

　　这是一条令人关注的曲线，因为它反映出了几个问题：明显超出了规范要求的较低频率辐射、共模问题通常很明显的1MHz至2MHz组件，以及较高频率组件的衰减正弦(x)/x分布。需要采取措施让辐射不超出规范。我们利用通用电容公式将其降低了：C=ε˙A/d。　　我们无法改变电容率(ε)，而且面积(A)也已经是最小的了。不过，我们可以改变间距(d)。如图3所示，我们将组件与输入的距离延长了3倍。最后，我们采用较大接地层增加了屏蔽。

　　图3. 这个修改后的布局不仅可增加间距，而且还可带来屏蔽性能

　　图4是修改后的效果图。我们在故障点位置为EMI规范获得了大约6dB的裕量。此外，我们还显着减少了总体EMI签名。所有这些改善都仅仅是因为布局的调整，并未改变电路。如果您的电路具有高电压开关并使用了屏蔽距离，您需要非常小心地对其进行控制。

　　图4. EMI性能通过屏蔽及增加的间距得到了改善

　　由上述实例我们可以总结出来自离线开关电源开关节点的100fF电容会导致超出规范要求的EMI签名。这种电容量只需寄生元件便可轻松实现，例如对漏极连接进行路由，使其靠近输入引线。通常可通过改善间距或屏蔽来解决该问题。要想获得更大衰减，需要增加滤波或减缓电路波形。