IC電路電源系統(tǒng)的EMC設(shè)計

隨著電子、電力電子、電氣設(shè)備的應(yīng)用范圍越來越廣泛，設(shè)備運行中產(chǎn)生的高密度、寬頻譜的電磁信號充滿了整個設(shè)備空間，形成了復(fù)雜的電磁環(huán)境從而造成了電磁干擾等情況。尤其在電源電路中，電磁環(huán)境最復(fù)雜，所受的干擾影響也最嚴(yán)重。本文中將就高速數(shù)字電路電源系統(tǒng)的EMC設(shè)計做深入研究，商討避免或減少電磁干擾的方法。

一、 電磁兼容的相關(guān)知識

國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4765-1995《電磁兼容術(shù)語》對電磁兼容所下的定義：“設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。”

二、 電源系統(tǒng)的電磁干擾方式

電源干擾的復(fù)雜性原因之一是包含了許多可變的因素。首先，電源干擾可以以“共模”或“差模”方式存在，這是根據(jù)電磁干擾噪聲對于電路作用的形態(tài)來進(jìn)行劃分的，如圖1所示。任何電路中都存在共模和差模電流。共模和差模電流決定了傳播的電磁能量的大小。如果給定一對導(dǎo)線，一個返回參考平面，那么這兩種模式中至少有一種將會存在，但通常是共存。一般來說，差模信號攜帶數(shù)據(jù)或有用信息，而共模信號是差模信號的負(fù)面效果，不包含有用信息，是輻射的主要來源，解決起來相當(dāng)?shù)穆闊?/p>

圖1共模與差模干擾示意圖

三、 電源系統(tǒng)的電磁干擾類型

造成電源干擾復(fù)雜性的第二個原因是干擾表現(xiàn)的形式很多，從持續(xù)期很短的尖峰干擾直至電網(wǎng)完全失電，其中也包括了電壓的變化（如電壓跌落、浪涌和中斷）、頻率變化、波形失真（包括電壓和電流的）、持續(xù)噪聲或雜波，以及瞬變等。我們根據(jù)國內(nèi)外的抗擾度測試的一系列標(biāo)準(zhǔn)和實際應(yīng)用中常常出現(xiàn)的問題，總結(jié)了電源干擾的常見起因，如表1所示。

四、 電磁干擾的途徑

從電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)來說，電磁干擾基本上被分成傳導(dǎo)噪聲和輻射噪聲。這也是一種直觀分類，一種是接觸性的干擾，一種是非接觸性。電磁干擾就其實際作用于電路的機(jī)理有四種傳輸方式：傳導(dǎo)耦合，電磁場耦合，磁場耦合和電場耦合，如圖2所示。

圖2耦合方式

1 抗干擾措施

因為直流穩(wěn)壓電源既是一個敏感器件也是一個噪聲源，因此我們就有如下的濾波策略：一個是對電源系統(tǒng)的前端入口處進(jìn)行濾波。因為外界對電源系統(tǒng)的影響基本上都是通過入口的電源線引入到電源系統(tǒng)中的。無論是傳導(dǎo)噪聲，還是輻射噪聲都是會耦合到電源線上。因此，該處的濾波要精心處理。二是電源系統(tǒng)的出口，一般來說，這里不應(yīng)該有太多問題，因為我們選擇和設(shè)計電源時，都要基于一定的參數(shù)和性能指標(biāo)。但是為了解如何能夠達(dá)到最佳的電源性能，需要考慮出口的濾波性能。