资深工程师电源设计策略：如何避免传导 EMI问题.docx

在电源设计中，传导电磁干扰（EMI）是一个常见的问题，尤其对于资深工程师而言，理解和解决这个问题至关重要。本文主要探讨如何避免由共模噪声引起的传导 EMI 问题，这种噪声通常源于电源中的寄生电容。 我们要理解共模噪声的来源。共模噪声是由在电源线两端同时存在的相同方向的电流引起的，这些电流会在电源线中产生磁场，进而形成EMI。寄生电容，即非设计意图的电容，是导致共模噪声的关键因素。哪怕只有几飞法拉（fF）的寄生电容，也可能导致EMI测试不达标。这是因为开关电源在工作过程中，某些节点会产生高dV/dt（电压变化率），这样的节点与寄生电容结合，会生成噪声电流，直接注入电源线。 为了解决这个问题，我们需要关注电源设计中的关键环节： 1. 寻找并评估寄生电容：检查电路中所有节点，特别是那些dV/dt高的位置，如开关MOSFET的漏极和缓冲电路。理解这些节点的表面积和它们与电源输入线的距离，这两者都会影响寄生电容的大小。 2. 减小表面面积：采用表面贴装器件可以有效减小寄生电容。例如，TO-220封装的FET通常具有较大的漏极选项卡，增加表面积，而DPAK或D2PAK封装的FET则能提供更好的屏蔽效果。如果必须使用带散热片的TO-220 FET，尝试将其连接到初级接地，而不是大地接地，这样可以降低杂散电容并提高屏蔽效果。 3. 布局优化：确保开关节点与输入连接保持足够的距离，避免高dV/dt的节点与输入线过近，如图1所示。适当调整电路板布局，如图2和图3的对比，可以显著降低EMI水平。 4. 检查输入滤波器的效果：有时，即使加强了输入滤波器，EMI改善效果仍不明显，这可能是因为寄生电容直接耦合到输入线，绕过了共模扼流圈（CMC）。在这种情况下，可以通过临时短路CMC的绕组，用二级CMC串联于输入线来检测问题。如果改善明显，那么需要重新设计电路板，特别是在输入连接的布局和布线上。 避免传导EMI的关键在于理解和控制电源设计中的寄生电容。通过细致的电路分析、器件选择、布局优化以及滤波器设计，资深工程师能够有效地抑制共模噪声，提高电源系统的电磁兼容性。在实际操作中，每一步都需要谨慎处理，以确保电源设计的稳定性与可靠性。