分享一個電源EMC整改的案例

前言

電源EMC問題是令很多工程師都覺得頭痛的，不管是測電源的輻射還是電源的傳導。所以今天我們來分享一個電源整改的案例來增加一點大家在整改遇到電源問題時的思路。

原理分析

上圖為DCDC電源的BUCK電路最基本原理圖，我們知道EMI問題的產生都是由于電壓變化du/dt或者電流變化di/dt產生的，開關閉合時，①位置的電壓為Vin，開關打開時，①位置的電壓為0，所以，在遇到BUCK電路的EMC問題的時候，我們可以知道源頭是電感前端，所以我們一般在電感前端做一些濾波措施或者其它措施來抑制噪聲產生。 ?

實際案例分享

上圖為某個車載DCDC電源在使用2歐電阻當負載時的一個電流法50mm和750mm的測試結果。

在50mm的測試結果中，我們可以看到的是一個大概是130KHz的一個開關頻率問題；在750mm的測試結果中，我們可以看到的是一個69.8MHz和一個194MHz的兩個電源包絡問題。

上圖為該車載DCDC電源的原理圖，我們可以看到在芯片的前端已經有一個π型濾波，它除了有一個儲能作用，還能起到紋波濾波有效，在芯片的輸出端有一個電容C5也是起到一個濾波的作用，所以我們測試得出超標的點并沒有很多。 針對電源開關頻率問題：在開關電源芯片的輸入引腳4Vin處對地并聯一個2.2uF電容。

計算公式：f=1/2π√￣LC ?L取值0.5nH。

針對100M左右的噪聲，推測是因為電源線束過長引起的，所以在電源輸入的正極和負極繞一個磁環，發現100M左右的噪聲有明顯的改善，把磁環換成我們公司的大電流共模濾波器，根據封裝和電流要求，所以選擇了TLDCM7035-2-701TF的大電流共模濾波器。

根據公式：E=12.6*10^-7fIL/r【E:電場強度(V/m) f :電流的頻率(MHz)L:電纜的長度(m)I :電流的強度(mA) r :測試點到電流環路的距離(m)】，我們通過減小噪聲輸出的天線長度來降低噪聲。

? 在將共模電感設計進電路的時候，我們需要注意共模電感下的地層需要掏空，濾波電路的輸入、輸出之間要做好隔離，共模電感才能達到很好的濾波作用。（具體可以參考上圖設計）

如上圖所示，我們可以看到在電流法50mm測試的開關頻率問題和750mm的兩個電源包絡問題都有了明顯的改善。

當然，我們在解決電源開關頻率問題時，還可以通過改變它的開關頻率，將開關頻率降低，也就是通過調節DCDC芯片的反饋電阻值，使它的開關頻率錯開需要測試的頻段范圍，頻率不被測試到，也就沒有超標的可能了。

而在解決750mm的兩個包絡問題方面，公式：E=263*10-16f^2AI/r【E:輻射強度(V/m)，f :電流的頻率(MHz)，A:電流的環路面積(cm2) ，I :電流的強度(mA)，r :測試點到電流環路的距離(m)】，從公式上看，我們可以通過PCB板設計優化來減小噪聲回路面積從而達到降低噪聲的目的，在設計電路時，我們盡可能的將電容和電感往芯片靠近。我們還可以在PCB板背面覆銅到地，這樣會有更好地散熱和也能降低噪聲，最好使用多層板。 ?

總結

現在在購買電源芯片的時候，芯片廠商都會給我們電源芯片的外圍推薦電路，正常情況下使用他們的推薦電路是可以通過測試的，但是我們在添加一些負載的時候或者在電路設計有一些不合理的時候亦或者是電源輸出輸入線束過長，噪聲耦合出來的時候，還是會有電源問題超標，這個時候我們要盡可能的直接解決電源芯片周圍的問題，避免在遠端解決電源問題浪費時間精力！?






審核編輯：劉清