ZHCT991 November   2025 TPS563252 , TPSM863252

 

  1.   1
  2.   摘要
  3. 1EMI的噪声来源
    1. 1.1 低频段(lt30MHz)EMI噪声来源
    2. 1.2 高频段(gt30MHz)EMI噪声来源
  4. 2Buck电路中影响EMI的因素分析
    1. 2.1 Buck电路中的EMI噪声分析
    2. 2.2 Buck电路中改善EMI的方法
  5. 3Buck Converter电路中影响EMI的因素分析
  6. 4Buck Module电路中影响EMI的因素分析
  7. 5实验结果
  8. 6总结
  9. 7参考资料

Buck电路中改善EMI的方法

在BUCK电路中,由于开关管(MOSFET)的高速切换(高 di/dt 和 dv/dt),会产生显著的 传导 EMI(<30MHz)和 辐射 EMI(>30MHz)。为了优化 EMI 性能,可以从电路设计、PCB 布局、滤波和屏蔽等方面入手。

电路设计方面可以选择优化开关特性,从而降低噪声源强度,具体方法为降低开关边沿速率,可以通过增大自举电阻(Rbst) 以减缓 MOSFET 开关速度(降低 dv/dt),从而降低高频噪声(>30MHz),但可能增加开关损耗(需折衷考虑)。 此外可以选择优化开关频率具体方法为:选择非整数倍频(如 1.2MHz 而非 1MHz),避免与敏感频段重叠。 也可以采用频率抖动(Spread Spectrum)技术,分散噪声能量。这些方法可降低峰值 EMI,但可能影响环路稳定性(需测试验证)。

优化 PCB 布局可以减少高频环路辐射,具体方法为最小化高频电流环路面积,对于上一节提到的关键环路,将输入电容(Cin)尽量靠近 MOSFET(减小高频电流路径),同时可以使用低 ESL(等效串联电感)电容(如 MLCC)。采用多层板可以提供低阻抗地平面,减小关键环路。此外,可以通过优化地平面设计改善EMI,具体方法为:单点接地(避免地弹噪声;避免地平面分割,防止高频噪声耦合;MOSFET 源极直接连接到地平面(减少寄生电感)。 同时,可以通过优化电感与走线改善EMI效果。电感靠近 MOSFET 和续流二极管(减小辐射环路);避免长走线,特别是高 di/dt 路径(如 SW 节点);使用铜箔屏蔽 SW 节点(减少高频辐射)。

增加EMI滤波器可以有效抑制传导 EMI。输入滤波方面,可以使用 π 型滤波(LC + 共模扼流圈)从而抑制差模(DM)和共模(CM)噪声。X 电容(差模滤波) + Y 电容(共模滤波) 组合使用。增加输入铁氧体磁珠 抑制高频噪声。输出滤波方面,可以通过增加输出电容(低 ESR/ESL) 减少纹波和噪声,也可以串联小电感或磁珠抑制高频噪声。共模噪声抑制方面可以添加共模扼流圈(CMC) 抑制共模电流;可以通过使用Y 电容连接输入/输出至机壳地(提供共模噪声回流路径)。

屏蔽接地的放大主要用于减少辐射噪声,可以使用屏蔽电感(如一体成型电感)减少磁场辐射。 局部屏蔽方面,可以在 SW 节点、电感等高频区域加铜箔或金属屏蔽罩或者使用导电泡棉或导电胶带封闭缝隙。此外,优化机壳接地,确保机壳良好接地可以提供较好的低阻抗路径;避免浮地设计,可以有效防止共模噪声耦合。