在低頻和高頻范圍內(nèi)降低 EMI 的傳統(tǒng)方法

當(dāng)其他系統(tǒng)共享公共物理觸點(diǎn)時(shí)，由 SMPS 中不連續(xù)電流產(chǎn)生的輸入電壓紋波可能會(huì)傳導(dǎo)到這些系統(tǒng)中。如果沒有適當(dāng)?shù)木徑獯胧?，那么過大的輸入或輸出電壓紋波可能會(huì)影響電源、負(fù)載或相鄰系統(tǒng)的運(yùn)行。過去，您可以使用基于無源電感電容器 (LC) 的 EMI 濾波器來顯著減小輸入紋波，如圖 4 所示。LC 濾波器可提供滿足 EMI 規(guī)格所必需的衰減。代價(jià)是會(huì)使系統(tǒng)的尺寸和成本增大（具體取決于所需的衰減），這將降低總功率密度。此外，用于輸入 EMI 濾波器設(shè)計(jì)的大型電感器會(huì)因其較低的自諧振頻率而在高于 30MHz 的頻率上無法衰減，從而需要鐵氧體磁珠等附加元件處理高頻衰減。

緩解 EMI 的另一種傳統(tǒng)方法是使用展頻（或時(shí)鐘抖動(dòng)）來調(diào)制 SMPS 的開關(guān)頻率，這將降低與基本開關(guān)頻率及其諧波相關(guān)的頻譜峰值，但代價(jià)是本底噪聲增大，如圖 5 所示。

展頻是一項(xiàng)有吸引力的技術(shù)，因?yàn)樗子趯?shí)現(xiàn)并且您可以將其與其他 EMI 降低方法結(jié)合使用。但該技術(shù)不是萬靈藥，因?yàn)樗荒芟鄬?duì)降低現(xiàn)有的 EMI，并且根據(jù)其特性，其性能會(huì)在開關(guān)頻率較低時(shí)降低。此外，您通常只能將展頻應(yīng)用于單個(gè)頻帶，原因?qū)⒃谙乱还?jié)中說明。

為了更大程度地減小濾波電感器的尺寸，您可以為 SMPS 設(shè)計(jì)選擇更高的開關(guān)頻率。不過，對(duì)于切換器操作，需避免使用敏感頻帶。例如，以前汽車電源解決方案的推薦開關(guān)頻率一直處于 AM 以下頻帶（約 400kHz）。通過選擇較高的開關(guān)頻率來顯著減小電感器尺寸，意味著您必須避開整個(gè) AM 頻帶（525kHz 至 1,705kHz），從而在更嚴(yán)格的汽車 EMI 頻帶上不會(huì)產(chǎn)生基本的開關(guān)雜散。

德州儀器 (TI) 開關(guān)轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率高于 1.8MHz，可以滿足 EMI 頻帶的要求。為降低開關(guān)損耗而提高開關(guān)頻率的措施對(duì)開關(guān)轉(zhuǎn)換上升和下降時(shí)間的要求更為嚴(yán)格。不過，具有很短上升和下降時(shí)間的開關(guān)節(jié)點(diǎn)即使在接近第 100 次諧波的高頻率下，也能保持較高的能量（如圖 6 所示），這再次突出了高效率與低 EMI 之間的權(quán)衡。

由于直流/直流轉(zhuǎn)換器的電源路徑中存在寄生電感，因此高壓擺率還會(huì)導(dǎo)致高頻率開關(guān)節(jié)點(diǎn)振鈴，這進(jìn)一步增加了振鈴頻率及更高頻率下的發(fā)射。圖 8 展示了壓擺率和開關(guān)節(jié)點(diǎn)相關(guān)振鈴如何影響發(fā)射。限制由開關(guān)轉(zhuǎn)換引起的 EMI 發(fā)射的傳統(tǒng)方法是，通過在開關(guān)器件的柵極驅(qū)動(dòng)路徑中特意添加電阻來降低 EMI 發(fā)射的速度。這導(dǎo)致轉(zhuǎn)換發(fā)生得更慢，從而使發(fā)射更快地滾降，并且使發(fā)射在振鈴頻率下降低 8 至 10dB。不過，這種開關(guān)邊沿的減慢會(huì)導(dǎo)致開關(guān)轉(zhuǎn)換器的峰值電流效率降低 2% 至 3%。