一、什么是EMI？

EMI是Electromagnetic Interference的簡稱，即電磁干擾。指任何可能引起電子設備性能降低或產(chǎn)生負面影響的電磁現(xiàn)象，通常分為傳導干擾和輻射干擾。傳導EMI是通過電纜布線、PCB布線、寄生元件或電源和接地層生成的一種傳導耦合。輻射EMI是無線電因導電材質元件而發(fā)出的不必要信號的耦合。每個導體都具有能夠傳輸和接收信號的天線的特性。

1.1 寄生元件：

大多數(shù)開關電源（ SMPS） 和噪聲問題都與設計中的寄生元件有關。寄生元件不可避免。它們可以有多種形式的電阻、電感或電容。例如，一個電容器具有標稱電容，但也帶有不需要的等效串聯(lián)電阻 (ESR) 和等效串聯(lián)電感 (ESL) 的電子元 件。在降壓開關穩(wěn)壓器（降壓轉換器）中，隨著高側和低側 MOSFET 在開關中交替，轉換器輸入源的噪聲和高 di/dt 環(huán)路中的寄生電感會出現(xiàn)在開關節(jié)點上。隨后，開關節(jié)點上的噪聲通過與電感器、封裝和 PCB 布局關聯(lián)的寄 生電感，耦合并分布到輸出電壓。

帶有寄生元器件的BUCK電路

1.2 高頻噪聲和低頻紋波：

耦合到輸出電壓的噪聲元素為高頻噪聲和低頻紋波。低頻紋波是電感器紋波電流和輸出電容阻抗的副產(chǎn)物。高頻 噪聲由高di/dt電流及其路徑中的任何電感（輸入電容器和電源開關）生成。

二、電源模塊的有效結構

2.1 噪聲降低：

大部分電源模塊都集成了高頻輸入電容器和屏蔽式電感器。必須注意的是，集成式輸入電容器大大減少了高 di/dt 環(huán)路的面積。較小的環(huán)路面積可降低開關節(jié)點上的振鈴，進而降低輸出噪聲。此外，由于開關節(jié)點位于封裝內部 并已進一步減小，針對其他節(jié)點的潛在寄生電容將受到限制。電源模塊雖已減小，但其中仍存在一些寄生元件。

三、通過展頻減少EMI影響

展頻技術也叫抖頻技術通常用于開關模式電源系統(tǒng)，以減少開關電源產(chǎn)生的EMI的影響。

3.1 展頻概念：

展頻通過將窄帶信號轉換為寬帶信號，以將能量分散在多個頻率上，從而降低 EMI 的影響。在開關穩(wěn)壓器中，振 蕩器設置的開關頻率在操作下可降低峰值能量，并分布到其他頻率及其諧波。下圖說明了隨時間操作時鐘頻率 如何分散開關電源生成的能量。

在優(yōu)化展頻時，最重要的因素是調制指數(shù)。調制指數(shù)越大，頻譜就越分散；不過，當在開關穩(wěn)壓器應用中分散 時，存在一些限制。調制指數(shù)是能量分散和產(chǎn)生的基波/諧波的因素。轉換器的開關頻率是電壓紋波的基波頻率。因此，當開關頻率偏離基波頻率時，會增加輸出紋波、在電感器電流紋波中產(chǎn)生較大變化，并開始將能量分散到不需要它的頻帶。

3.2 其他EMI降低的方法：

除展頻技術之外，還提出了很多可降低 EMI 的解決方案。一些技術可通過實施更多輸入濾波器設計和PCB布局改進，來幫助降低開關電源中的EMI發(fā)射。如有源EMI濾波、消除繞組、集成式輸入旁路電容器……這里不再講述了