【本文经典，值得看十遍】消除Buck电源转换器中的EMI问题.pdf

开关模式电源转换器中的EMI问题一直是电源设计领域的重要课题。在开关电源中，Buck转换器是最常见的DC/DC转换器之一。这类转换器在转换过程中由于开关动作会产生高频成分，这些成分如果不加以控制就会导致电磁干扰（EMI），进而影响到其他电子设备的正常工作，也会导致自身产品的电磁兼容性（EMC）测试不通过。 本文首先指出，在设计开关模式转换器时，如果不从最初阶段就考虑电磁兼容性问题，那么在设计的后期阶段想要解决EMI问题将变得非常困难，代价也非常高。因此，作者强调了在设计阶段就开始考虑EMC的重要性，并指出元件选择和PCB布局设计是影响EMI性能的关键。 针对Buck转换器，文章指出EMI的主要源头有两个：交变电场和交变磁场。由于Buck转换器是非隔离的，所以其阻抗较低的节点和环路容易产生辐射，其中磁场辐射是主要的辐射源。磁场辐射是由电流环中的高频电流产生的，电流环越小，辐射效应也越弱。文中提到了一个关于电流环面积、电流强度和频率对场强影响的经验公式，通过这个公式可以预估在特定条件下电流环可能造成的辐射强度。 Buck转换器中的两个主要电流回路I1和I2在开关动作时会产生高频变化的电流。这些变化的电流具有很高的上升沿和下降沿速度(dI/dt)，从而导致了大量高频成分的产生。在PCB布局设计时，应尽量减小包含高电流变化率dI/dt的回路区域（文中提到的A1区域），以减少辐射。 为了减少EMI问题，作者建议采用多种尺寸和类型的电容器以降低输入、输出电容的等效串联电阻（ESR）和等效串联电感（ESL），从而减少高频电压跌落。通过使用不同封装尺寸的多层陶瓷电容器（MLCC）和低ESR电解电容，可以有效降低电压跌落，并且还可以通过在输入线上添加额外的LC滤波器来减少噪声。 此外，输入电流的不连续特性也是导致Buck转换器产生EMI的一个因素。设计时应考虑电源线的长度，并在必要时使用LC滤波器以减少传导辐射。文章强调了在转换器的输入端添加LC滤波器和电解电容的必要性，这有助于抑制振铃信号，并确保产品的电磁兼容性测试能够通过。 总结来说，本文深入浅出地分析了Buck电源转换器中EMI问题的根源，并从元件选择、PCB布局和滤波处理等方面提供了一系列实用的解决方案。这些解决方案在实际的产品设计和EMC测试中具有重要的参考价值。通过在产品设计阶段采取适当的预防和处理措施，可以有效地减少EMI问题，确保电源转换器能够在符合电磁兼容性要求的前提下正常运行。