原標(biāo)題：從幾款實(shí)用電路入手，解讀實(shí)現(xiàn)復(fù)雜電子系統(tǒng)低電磁干擾的幾種應(yīng)用場(chǎng)景

在復(fù)雜電子系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)低電磁干擾（EMI）至關(guān)重要，以下從幾款實(shí)用電路入手，解讀實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的幾種應(yīng)用場(chǎng)景：

一、DC/DC轉(zhuǎn)換器電路

• EMI來(lái)源：DC/DC轉(zhuǎn)換器中的EMI主要由其快速開(kāi)關(guān)的電壓和電流特性所致，與開(kāi)關(guān)電壓dv/dt和電流di/dt中的諧波成分，以及與開(kāi)關(guān)波形相關(guān)的振鈴有關(guān)。此類高頻成分可通過(guò)近場(chǎng)耦合傳播到輸入電源線、周邊元器件或輸出總線。

• 優(yōu)化措施：

• 功率級(jí)元器件排布：將所有功率級(jí)元器件排布在PCB頂部，避免將電感放在底部，以免對(duì)EMI測(cè)試裝置的基準(zhǔn)平面產(chǎn)生輻射。

• 旁路電容放置：將VCC或BIAS的旁路電容（從輸出端）放置于靠近各自引腳的位置。在將AGND引腳與GND相連之前，首先電路中連入CVCC和CBIAS電容。

• 自舉電容連接：將自舉電容與鄰近的BOOT和SW引腳相連接，利用鄰近的接地覆銅屏蔽CBOOT電容和開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)，降低CM噪聲。

• GND平面設(shè)計(jì)：將PCB分層板中的第2層GND平面盡可能固定在靠近頂層的位置，消除H場(chǎng)、降低寄生電感并屏蔽噪聲。使用位于頂層與第二層之間的低z軸間距獲得最佳映像平面效果，在PCB分層規(guī)范中將層間距定義為6mil。

• 輸入和輸出電容布局：放置CIN時(shí)，盡量減小將CIN連接到VIN和PGND引腳所形成的回路面積。CIN和COUT的接地返回路徑應(yīng)由集中放置的頂層平面組成，使用多個(gè)外部或內(nèi)部GND平面連接DC電流路徑。在VIN和PGND附近使用外殼尺寸為0402或0603的陶瓷輸入電容，以便最大限度減小寄生回路電感。

• 電感和開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)布局：將電感放置在IC的SW引腳附近，盡量減小開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)覆銅區(qū)域的表面積，避免電容過(guò)度耦合。使用鄰近的接地保護(hù)并通過(guò)屏蔽限制開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)噪聲。檢查電感點(diǎn)位置，確保與SW相連的繞組末端位于電感繞組幾何結(jié)構(gòu)內(nèi)部的底部，由連接到VOUT的繞組的外層繞線提供屏蔽。盡可能使用電場(chǎng)屏蔽電感，將屏蔽端子與PCB接地平面相連。選擇在封裝下方設(shè)有端子的電感，避免使用可能產(chǎn)生天線輻射效應(yīng)的大型側(cè)壁式端接。

• EMI濾波器元器件排布：將EMI濾波器元器件排布在遠(yuǎn)離開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的位置。如果EMI濾波器與功率級(jí)的分隔距離不足，可將EMI濾波器放在電路板上轉(zhuǎn)換器的對(duì)側(cè)。在EMI濾波器下方的所有層上開(kāi)口，以防寄生電容路徑影響濾波器的衰減特性。

• 減小寄生電感：最大限度縮減電源回路的面積，因?yàn)樵搮?shù)與寄生電感和相關(guān)H場(chǎng)傳播成正比。通過(guò)減小寄生電感，可最大程度提升寄生LC諧振電路的諧振頻率，降低存儲(chǔ)的無(wú)功能量總值，減少開(kāi)關(guān)電壓峰值過(guò)沖。

• 控制開(kāi)關(guān)速度：在自舉電容回路中，高側(cè)MOSFET的導(dǎo)通速度由一個(gè)可選串聯(lián)自舉電阻進(jìn)行控制。自舉電阻會(huì)改變驅(qū)動(dòng)電流瞬變率，降低MOSFET導(dǎo)通期間的開(kāi)關(guān)電壓和電流轉(zhuǎn)換率。

• 添加緩沖電路：在SW和GND之間添加一個(gè)緩沖電路，根據(jù)每次開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)的瞬態(tài)電流尖峰，占用最小的回路面積。但需注意，緩沖電路和柵極電阻會(huì)增加開(kāi)關(guān)功率損耗，需要在效率和EMI之間進(jìn)行權(quán)衡。

• 優(yōu)化PCB布局：

二、Buck轉(zhuǎn)換器電路

• EMI來(lái)源：當(dāng)被測(cè)試對(duì)象放在實(shí)驗(yàn)桌上時(shí)，其PCB上的電流回路和導(dǎo)線就會(huì)向周?chē)h(huán)境輻射出高頻能量，這些輻射信號(hào)又會(huì)自己找到路徑返回到測(cè)試對(duì)象上，并以高頻共模電流的形式出現(xiàn)在供電線上，與板上的電流結(jié)合在一起，成為輻射狀況的指示信號(hào)。

• 優(yōu)化措施：

• 合理放置輸入電容：將輸入電容放置在靠近IC的地方，形成比較小的輸入電容回路，降低高頻輻射。例如，在RT7297CHZSP這款800kHz工作頻率、3A輸出能力的電流模式Buck轉(zhuǎn)換器中，將輸入電容放置在靠近IC的地方，開(kāi)關(guān)切換過(guò)程中的過(guò)沖和振鈴信號(hào)的幅度都降低了大約50%，輻射的強(qiáng)度下降了大約10dB，頻帶寬度擴(kuò)展到了300MHz。

• 增加額外小電容：直接在IC的UIN端子和GND端子之間增加額外的10nF小電容，可改善開(kāi)關(guān)切換波形上的過(guò)沖和振鈴信號(hào)的幅度，降低高頻輻射。但需注意，可能會(huì)在大約25MHz的地方出現(xiàn)一個(gè)大的低頻尖峰，這種低頻諧振常因不同諧振回路中的兩只電容因并聯(lián)而發(fā)生諧振所導(dǎo)致，需要并聯(lián)一個(gè)具有稍高ESR的電容來(lái)解決。

三、通信設(shè)備電路

• EMI來(lái)源：通信設(shè)備在傳輸信號(hào)時(shí)容易受到電磁干擾的影響，導(dǎo)致通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性下降。

• 優(yōu)化措施：在信號(hào)傳輸線路和電源線路中安裝EMI濾波器，可有效地抑制電磁干擾，保證信號(hào)的清晰度和傳輸質(zhì)量。

四、工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備電路

• EMI來(lái)源：在工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備中，各種電子設(shè)備之間的信號(hào)傳輸容易受到電磁干擾的影響，影響設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。

• 優(yōu)化措施：使用EMI濾波器保護(hù)電路免受電磁干擾的影響，提高設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。