如何設(shè)計EMI兼容的汽車開關(guān)穩(wěn)壓器

　　謹記電流經(jīng)過的路徑

　　現(xiàn)在需要處理EMI兼容開關(guān)穩(wěn)壓器最容易控制的必需層面，也就是電路信號線路徑及元件位置。元件位置會在很大程度上影響電路信號線路徑。前文曾經(jīng)說過EMI是不適宜的能量，而且變化的電流及電壓會通過寄生電容、互感或空氣耦合到敏感電路（例如高阻抗）。因此，對于將來源的發(fā)射量降至最低、元件位置及電流路徑具有重要的效用。

　　在一個電源的正確配置中，必須將大電流導(dǎo)體的回路部分縮減至最小。這樣做能夠?qū)⒆鳛樘炀€源和發(fā)射能量的電感降至最低。其中一個層面是有效放置元件及選用去耦電容。圖3顯示同步降壓轉(zhuǎn)換器的輸出功率級與濾波器。C3將功率級去耦合，以便在Q2啟動時提供低阻抗源。為了將輻射發(fā)射量降至最低，必須如圖所示連接C3，其中電容的固有阻抗、電路信號線及通過電感的互連均縮減至最小。另外，也需要具有諸如X7R等高自振頻率的高品質(zhì)電容電介質(zhì)。

　　屏蔽

　　本文將說明的最后幾項技術(shù)是噪聲屏蔽及噪聲擴散，這些可在運用前文討論的技術(shù)之后用來提升噪聲容限。如果未達到EMC標準或噪聲容限不足，則需要外部屏蔽來轉(zhuǎn)移輻射電場發(fā)射量，以免傳輸?shù)紼MC接收器天線。

　　散熱器或磁性核心等表面出現(xiàn)開關(guān)電壓時，會產(chǎn)生電場。通常通過導(dǎo)電機殼即可屏蔽電場，其中的導(dǎo)電材料可將電場轉(zhuǎn)換為電流，以隔離電場。當然，其中也必須有該電流的路徑（一般是接地）。但是，該電流造成的整個傳導(dǎo)噪聲能量需要用濾波器加以解決。外部磁場屏蔽更具挑戰(zhàn)性（成本高），而且在較高頻率時的效果不佳。因此，應(yīng)該謹慎設(shè)計相關(guān)磁性元件及電路板回路部分。

　　采用擴散頻譜

　　最后，本文將探討另一項越來越受到廣泛使用的技術(shù)，能夠?qū)⒎逯抵C波能量散布于較大的頻帶，以有效降低該能量。該技術(shù)被稱為展頻頻率抖動（SSFD），能夠通過諧波峰值的降低將噪聲信號從窄頻變成寬頻，以改變噪聲頻譜。其中必須了解能量頻譜的變化，而整個能量則維持不變。最終的結(jié)果是噪聲水平一般會增加，從而損害高保真系統(tǒng)。圖4顯示發(fā)生的諧波擴散及峰值降低。一般降低的幅度為5至10dB，后續(xù)的諧波會增加峰值降低的幅度。

　　本文小結(jié)

　　您可以花很長的時間了解EMI的復(fù)雜度，但是設(shè)計EMI兼容的開關(guān)穩(wěn)壓器只需要了解應(yīng)用電路及少數(shù)基本電路設(shè)計屬性及波形分析。不論是設(shè)計汽車的開關(guān)穩(wěn)壓器，還是設(shè)計不使用電池的開關(guān)穩(wěn)壓器或復(fù)雜的PEV電池充電器，設(shè)計EMI兼容的開關(guān)穩(wěn)壓器都需要了解Maxwell方程式的概念。幸好對于我們大多數(shù)人而言，其中并未涉及偏微分方程式，而只需要注意快速改變電壓/電流時出現(xiàn)的磁場及電場，并了解本文中所述的技術(shù)即可。