Buck電路EMI高風險區域揭秘

昨天在公眾號發了一張關于“Buck電路的EMI高風險區”的手繪圖，有小伙伴就私信我讓講講為啥是高風險區，說明這位同學確實在思考，才有自己的疑惑。既然如此，那我們今天就聊一聊這個問題。

一道問題

照例，先拋出來一道問題：如上圖Buck電路所示，同屬于Buck電路的電流回路，為什么藍色區域不是的EMI高風險區？

要搞清楚這個問題，重點在于弄清楚背后的邏輯。在硬件崗位的面試過程中，這個問題大概率是遇不到的，但是這對我們硬件設計和EMC調試卻是至關重要。所以，我們有必要細聊一下。

兩個電流環

我們重溫下到Buck電路的電流環路。

①當上管Q-HS導通，下管Q-LS關斷時，電流環路為從Vin正極-->Q-HS-->L-->Cout/Rload-->Vin負極。此時的Q-HS中的電流波形為：

②當上管Q-HS關斷，下管Q-LS導通時，電流環路為L-->Cout/Rload-->Q-LS-->L。此時的Q-LS中的電流波形為：

上述兩個環路中，Q-HS和Q-LS電流都是不連續的，都存在電流激增和驟降的過程，具有很高的di/dt。波形的上升沿時間Tr越短，變化率越大，蘊含的高次諧波分量就越多。高di/dt，就會產生高次諧波分量。

前方高能！

這些高頻分量，結合器件和PCB的寄生電容和分布電感在恰當的時機發生諧振，能量被妥妥地放大Q倍（品質因數），再利用寄生電容提供的傳輸通路，高頻噪聲就這樣被LISN或其他設備接收到，測試就這樣fail了。

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上面說的是紫色區域，我們再看下藍色區域。由于兩個環路都流經了電感L和負載Cout/Rload，電感L中的電流是兩個電流環重疊部分的累加，波形為：

從波形上看，電感L中的電流是連續的。雖然電流一直在波動，但是沒有出現激增和驟降的突變點，沒有高di/dt，則高頻分量就少很多。

一個開關節點

上節說了兩個電流環中存在高di/dt部分，會存在高頻分量。這里再說下電壓部分，在紫色區域同樣存在高dv/dt。

我們看下SW節點波形，如下圖所示：

標準的矩形波，電壓波形跳變具有明顯的激增和驟降，存在高dv/dt，高頻分量飽和程度也是拉滿。結合上節提到的寄生電容和分布電感，給共模噪聲的產生做了巨大貢獻。SW節點電壓跳變所產生的高dv/dt就是共模噪聲的源頭。

上述兩點都是在紫色區域發生，而不是在藍色區域。所以紫色區域至關重要。

你以為這樣就結束了？當然不是!

這才是今天要聊的4點中的前2點。這兩點在EMC設計中時常被提及的，但是還有兩點，也要需要重點考慮，卻經常被人遺忘。如果考慮不周，輕則修改電路參數，重則PCB直接要改版。

審核編輯：黃飛