分享一个电源EMC整改的案例

前言

电源EMC问题是令很多工程师都觉得头痛的，不管是测电源的辐射还是电源的传导。所以今天我们来分享一个电源整改的案例来增加一点大家在整改遇到电源问题时的思路。

原理分析

上图为DCDC电源的BUCK电路最基本原理图，我们知道EMI问题的产生都是由于电压变化du/dt或者电流变化di/dt产生的，开关闭合时，①位置的电压为Vin，开关打开时，①位置的电压为0，所以，在遇到BUCK电路的EMC问题的时候，我们可以知道源头是电感前端，所以我们一般在电感前端做一些滤波措施或者其它措施来抑制噪声产生。  

实际案例分享

上图为某个车载DCDC电源在使用2欧电阻当负载时的一个电流法50mm和750mm的测试结果。

在50mm的测试结果中，我们可以看到的是一个大概是130KHz的一个开关频率问题；在750mm的测试结果中，我们可以看到的是一个69.8MHz和一个194MHz的两个电源包络问题。

上图为该车载DCDC电源的原理图，我们可以看到在芯片的前端已经有一个π型滤波，它除了有一个储能作用，还能起到纹波滤波有效，在芯片的输出端有一个电容C5也是起到一个滤波的作用，所以我们测试得出超标的点并没有很多。 针对电源开关频率问题：在开关电源芯片的输入引脚4Vin处对地并联一个2.2uF电容。

计算公式：f=1/2π√￣LC  L取值0.5nH。

针对100M左右的噪声，推测是因为电源线束过长引起的，所以在电源输入的正极和负极绕一个磁环，发现100M左右的噪声有明显的改善，把磁环换成我们公司的大电流共模滤波器，根据封装和电流要求，所以选择了TLDCM7035-2-701TF的大电流共模滤波器。

根据公式：E=12.6*10^-7fIL/r【E:电场强度(V/m) f :电流的频率(MHz)L:电缆的长度(m)I :电流的强度(mA) r :测试点到电流环路的距离(m)】，我们通过减小噪声输出的天线长度来降低噪声。

  在将共模电感设计进电路的时候，我们需要注意共模电感下的地层需要掏空，滤波电路的输入、输出之间要做好隔离，共模电感才能达到很好的滤波作用。（具体可以参考上图设计）

如上图所示，我们可以看到在电流法50mm测试的开关频率问题和750mm的两个电源包络问题都有了明显的改善。

当然，我们在解决电源开关频率问题时，还可以通过改变它的开关频率，将开关频率降低，也就是通过调节DCDC芯片的反馈电阻值，使它的开关频率错开需要测试的频段范围，频率不被测试到，也就没有超标的可能了。

而在解决750mm的两个包络问题方面，公式：E=263*10-16f^2AI/r【E:辐射强度(V/m)，f :电流的频率(MHz)，A:电流的环路面积(cm2) ，I :电流的强度(mA)，r :测试点到电流环路的距离(m)】，从公式上看，我们可以通过PCB板设计优化来减小噪声回路面积从而达到降低噪声的目的，在设计电路时，我们尽可能的将电容和电感往芯片靠近。我们还可以在PCB板背面覆铜到地，这样会有更好地散热和也能降低噪声，最好使用多层板。  

总结

现在在购买电源芯片的时候，芯片厂商都会给我们电源芯片的外围推荐电路，正常情况下使用他们的推荐电路是可以通过测试的，但是我们在添加一些负载的时候或者在电路设计有一些不合理的时候亦或者是电源输出输入线束过长，噪声耦合出来的时候，还是会有电源问题超标，这个时候我们要尽可能的直接解决电源芯片周围的问题，避免在远端解决电源问题浪费时间精力！ 






审核编辑：刘清