DC/DC转换器如何减轻开关电源中EMI的影响

工程师在设计电源系统时面临的一个常见问题是如何选择DC/DC转换器：线性还是开关转换器？一般而言，开关电源（SMPS）相比线性稳压器，效率要高得多，也更加优越。但是，EMI性能却相差很多。

线性与开关对比图，来自Advanced Conversion Technology

TI正致力于创建可提供两全其美的解决方案——高效和最小的EMI。

开关电源是工程折衷的典型例子，在这种情况下，高效运行会带来额外的EMI问题。

开关电源通过打开和关闭半导体开关来工作，利用电感器的瞬态行为进行升压或降压。虽然开关过程产生了高效率，但这也是直接导致EMI问题。

开关电源降压转换器的示例。图片由Components101提供

理想情况下，开关在断开时将具有无限阻抗，在闭合时将具有零阻抗。这种完美的切换将允许这两个状态之间的瞬时变化。

不幸的是，现实世界中的交换会随着状态的变化而经历上升和下降的时间。这些过渡会引起开关电源的EMI，其中电流的非线性尖峰会导致高频SMPS波形上的谐波分量。产生的电压尖峰会导致EMI和RFI超过100 MHz。

集成有源EMI滤波器

通常，设计人员为减轻开关电源中EMI的影响而采取的措施是使用EMI滤波器，该滤波器通常位于开关电源的外部。

日前，TI发布了一个新的同步DC / DC降压控制器系列，该系列据称是业界首款集成有源EMI滤波器的DC/DC降压控制器。

集成滤波器可将电路板的整体尺寸减小多达50％。图片由德州仪器（TI）提供

该新系列名称为LM25149-Q1，它采用有源EMI滤波器和双随机扩频技术，可在多个频段上实现55 dBuV的传导EMI降低。通过集成滤波器，设计工程师可以减小外部EMI滤波器的尺寸。根据TI的说法，这可使工程师将总面积减少50％。

降压转换器利用带有感应和注入电容器的有源EMI滤波器，以及用于补偿的组件。图片由德州仪器（TI）提供

该公告中发布的另一款器件是LMQ61460，该器件通过集成内部旁路电容器来降低非集成解决方案中的寄生电感，从而降低了EMI。 LMQ61460在3–36 V之间工作，最高可承受42 V的浪涌保护。与LM25149-Q1一样，该IC还采用伪随机扩频技术，可将任何给定频段的峰值EMI降至最低。

无需权衡EMI及高效率

随着更多领域的电气化，至关重要的是要考虑整个设计的权衡取舍，以实现最佳的电气系统。TI试图通过创建集成的开关电源解决方案来做到这一点，从而将EMI的影响降至最低，使诸如EV之类的应用可以受益于高效率而无需担心EMI。

编辑：hfy