1、前言

在工業(yè)、汽車和個(gè)人計(jì)算應(yīng)用中繼續(xù)進(jìn)行密度和互連增強(qiáng)。各種電路彼此靠得很近，以改善這些系統(tǒng)的外形和功能。在這種情況下，降低電磁干擾 (EMI) 的影響已成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要考慮因素。

圖 1顯示了一個(gè)車載攝像頭模塊，作為這種多功能系統(tǒng)的一個(gè)例子。它包含一個(gè)接近4Gbps串行器的2兆像素成像器和一個(gè)4通道電源管理IC (PMIC) 。復(fù)雜性和密度肯定會(huì)增加，但作為一個(gè)副作用，成像器和信號(hào)處理元件等敏感電路將位于非?？拷休d高電流和高電壓的 PMIC 的位置...... 由于這種布置，串聯(lián)電路不可避免地會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，從而影響敏感設(shè)備的功能。但是，如果設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)階段就密切關(guān)注，情況就不一樣了。

圖 1 :汽車攝像頭模組

電磁干擾（EMI）是兩種方式的表單可能表面?？紤]將無線電連接到與電鉆相同的電源，如圖 2所示。在這種情況下，來自電機(jī)的導(dǎo)電、靈敏的無線系統(tǒng)（通過接線）的運(yùn)行會(huì)受到影響。因?yàn)樗麄儚耐粋€(gè)來源獲得電力。電機(jī)還會(huì)以輻射電磁波的形式（通過空氣）影響無線電的功能。電機(jī)向空氣中發(fā)射電磁波，無線天線接收電磁波。

終端設(shè)備制造商要確保干擾信號(hào)產(chǎn)生電路和高靈敏度電路在將各種來源采購(gòu)的各種元件組合在一起時(shí)能夠和平共處并正常運(yùn)行，唯一的辦法就是制定一套通用規(guī)則。換句話說，對(duì)干擾信號(hào)產(chǎn)生電路設(shè)置一個(gè)上限，并設(shè)計(jì)高靈敏度電路來處理該級(jí)別的干擾。

圖 2 ：傳導(dǎo)和輻射路徑引起的電磁干擾

2.一般的各種EMI

已經(jīng)以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的形式制定了限制干擾的規(guī)則，例如針對(duì)汽車行業(yè)的 CISPR（國(guó)際無線電干擾特別委員會(huì)）25 和針對(duì)多媒體設(shè)備的 CISPR 32。各種 CISPR 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于 EMI 設(shè)計(jì)都很重要。這些標(biāo)準(zhǔn)決定了任何 EMI 降低方案的目標(biāo)性能。各種 CISPR 標(biāo)準(zhǔn)可以根據(jù)干擾模式分為傳導(dǎo)和輻射限制，如圖 3 所示。圖 3 中每幅圖中的水平條表示使用標(biāo)準(zhǔn) EMI 測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量時(shí)被測(cè)設(shè)備可以承受的最大電磁限制。

圖 3：傳導(dǎo)和輻射 EMI 的典型標(biāo)準(zhǔn)

3.電磁干擾的原因

要構(gòu)建兼容各種 EMI 標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)，您需要清楚地了解 EMI 的主要原因?，F(xiàn)代電子系統(tǒng)中最常見的電路之一是開關(guān)模式電源 (SMPS)。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，這種類型的開關(guān)電源比線性穩(wěn)壓器提供了顯著的效率改進(jìn)。然而，這種效率的提高是要付出代價(jià)的。作為 SMPS 一部分的功率 FET（場(chǎng)效應(yīng)晶體管）的開關(guān)行為是 EMI 的主要來源。

如圖 4 所示，SMPS 的開關(guān)特性是由于不連續(xù)的輸入電流、開關(guān)節(jié)點(diǎn)處的快速邊沿速率以及由電源環(huán)路中存在的多個(gè)寄生電感引起的開關(guān)邊沿附近造成的，從而導(dǎo)致額外的振鈴。不連續(xù)電流影響低于 30MHz 的頻段，而開關(guān)節(jié)點(diǎn)快速邊沿和振鈴影響 30 到 100MHz 和 100MHz 以上的頻段。

圖 4：SMPS 操作期間 EMI 的主要原因

降低 EMI 的傳統(tǒng)和先進(jìn)方法

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)使用兩種主要方法來降低開關(guān)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的 EMI。兩者都有自己的成本。為了應(yīng)對(duì)低頻（30MHz以下）電磁波，滿足各種適用標(biāo)準(zhǔn)，在開關(guān)變換器的輸入側(cè)放置了具有高值電感/電容的濾波器，但增加了成本和功耗。它導(dǎo)致低密度解決方案。

在實(shí)際的柵極驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)中，緩慢的開關(guān)邊沿通?？梢詼p少高頻電磁波。這種方法有助于降低 30MHz 以下帶寬中的 EMI，但較低的邊緣速率會(huì)導(dǎo)致較高的開關(guān)損耗和較低效率的解決方案。換句話說，降低功率密度和效率是實(shí)現(xiàn)具有降低 EMI 的解決方案的權(quán)衡的獨(dú)特特征。

TI 的各種開關(guān)轉(zhuǎn)換器和控制器，LM25149-Q1、LM5156-Q1 和 LM62440-Q1，如圖 5 所示，可幫助您解決權(quán)衡問題，并結(jié)合高功率密度、高效率和低 EMI 的優(yōu)勢(shì)。中所示的技術(shù)被納入設(shè)計(jì)。對(duì)于擴(kuò)頻、有源 EMI 濾波、取消繞組、封裝創(chuàng)新、內(nèi)置輸入旁路電容器、為感興趣的特定頻段定制的特定真實(shí)壓擺率控制技術(shù)等。有關(guān)更多信息，請(qǐng)參閱上面的白皮書和參考培訓(xùn)視頻細(xì)節(jié)。

圖 5：在 TI 電源轉(zhuǎn)換器和控制器中安裝的各種方法來最大限度地減少 EMI

4.總結(jié)

專注于低 EMI 的設(shè)計(jì)可以顯著縮短開發(fā)周期時(shí)間，并減少電路板面積和解決方案成本。TI 提供了許多功能和技術(shù)來幫助降低 EMI。TI 的各種 EMI 優(yōu)化電源管理器件可確保使用 TI 組件的設(shè)計(jì)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而無需大量返工或返工。... 我們希望這些信息和相關(guān)內(nèi)容有助于簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過程，并確保正在開發(fā)的最終產(chǎn)品在不犧牲功率密度或效率的情況下保持在 EMI 限制以下。