如何整改电路中的电源模块电磁骚扰问题

一概述

本文将围绕一个具体案例展开，针对的主要问题是：如何整改电路中的电源模块电磁骚扰问题。通过此案例，希望能为广大工程师在进行硬件电路EMI设计或者整改提供一点参考。

二项目背景

客户的机型是一个蓝牙音响，测试模式分为三种：蓝牙播放模式BT，充电模式，充电&BT模式，本文我们仅对充电模式进行分析。

三案例分析

1.电路电源部分架构简图

2.问题排查思路

为了尽可能避免后端电路可能产生的干扰，直接将电池到功放电路的PCB走线割断。仅测试充电模式，此时电路中主要的电路为：

实际测试数据如下：

垂直方向数据

水平方向数据

从数据可以看出，垂直方向测试数据超过了限值。

3.问题分析

此充电模块为升压电路，将输入电压5V转化为8.7V给电池充电，该充电IC型号为ETA6071，通过查阅芯片规格书，其推荐电路如下：

我们先分析常见的升压电路造成EMI的问题源头以及常见处理方式，再回过头来对该电路进行整改。

3.1升压电路拓扑：

3.2 升压电路电磁骚扰分析与对策

（1）高频噪声环路

在升压电路工作过程中，开关开端瞬间会产生瞬时变化的电流，即di/dt，这就是我们所说的高频电流噪声，其电流环路如下：

对策：尽量减小高频噪声环路面积，常用小电容实现这个目的。

（2）开关节点噪声

在开关节点处，在开关开断瞬间，电压发生快速变化，即产生dv/dt，这个噪声通过结电容耦合到大地或其他线路，造成了我们常见的共模噪声源，简易示意图如下：

对策：尽量减小节点的铜走线面积，从而达到减小结电容的目的；在电路模块中比较长的走线上增加共模滤波器，常见的位置为电源端口，用来阻断共模噪声回路；增加RC吸收电路，用于吸收节点处电压的振铃现象。

（3）二极管反向恢复噪声

对策：一般在二极管的两端并联一个RC吸收电路，用于吸收二极管处的电压波动。

4.案例整改分析

回到我们的案例上来，以下是该芯片的推荐电路layout图：

由图可以看出，从输入端电容到芯片地的回路已经尽量保持最小，但为了给高频噪声提供一个低阻抗回路，此电路还需要增加高频电容进行滤波。

客户实际layout如下：

与推荐电路对比，电路布局差异不大，同样需要增加高频电容进行滤波，此外，该电路还存在一个问题，客户的电路模块离端口太近，这样噪声很容易耦合到端口线束上并辐射出去，导致在板上的滤波无效。

实际整改措施：

（1）在线束上加共模滤波器，用于抑制耦合到端口线束上的共模噪声辐射；

（2）增加滤波，减小噪声高频回路

①在电源输入端到电感前加100nF电容

②在电路开关节点加吸收滤波电路：4.7nF+10Ω

③输出增加高频电容滤波，此处为100nF,电容的位置需要特别注意，如下图所示：

通过以上的整改之后，测试数据如下：

从数据上可以看出，垂直方向相较于未整改已经有很大的改善。

四总结

电磁兼容整改需要依靠工程师在实践中的日积月累，每一次被折磨的过程都是我们成长的过程，希望以上案例的整改经验，能够给各位工程师提供一点帮助，不足之处还望指正。

审核编辑：汤梓红