開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的輻射分析

在工業(yè)、醫(yī)療和汽車環(huán)境中，散熱少、效率高對(duì)應(yīng)用很重要，因此通常用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器替代換線性穩(wěn)壓器。此外，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器一般是輸入電源總線上的第一個(gè)有源組件，因此對(duì)整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的EMI性能有很大的影響。傳導(dǎo)輻射依賴于連接到產(chǎn)品上的導(dǎo)線和走線。既然噪聲局限于設(shè)計(jì)中的特定端子或連接器，那么如上面已經(jīng)提到的那樣，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，常?？梢酝ㄟ^(guò)良好的布局或?yàn)V波器設(shè)計(jì)，相對(duì)較早地確保滿足傳導(dǎo)輻射要求。

一、穩(wěn)壓器輻射 EMI 則完全是另一回事。電路板上攜帶電流的所有東西都輻射電磁場(chǎng)。電路板上的每一條走線都是天線，每一個(gè)銅平面都是諧振器。除了純正弦波或 DC 電壓，任何信號(hào)都產(chǎn)生遍布信號(hào)頻譜的噪聲。即使進(jìn)行了仔細(xì)設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試之前，電源設(shè)計(jì)師也從不會(huì)真正知道輻射 EMI 有多嚴(yán)重。而直到設(shè)計(jì)基本完成，才會(huì)正式進(jìn)行輻射 EMI 測(cè)試。

二、濾波器常常用來(lái)降低 EMI，降低某個(gè)頻率或某個(gè)頻率范圍內(nèi)的干擾強(qiáng)度。通過(guò)增加金屬屏蔽和磁屏蔽，可以衰減經(jīng)由空間輻射的那部分能量。通過(guò)增加鐵氧體珠和其他濾波器，可以降伏依賴 PCB 走線的那部分能量 (傳導(dǎo)輻射)。EMI 不可能徹底消除，但是可以衰減到其他通信、信號(hào)處理和數(shù)字組件可接受的水平。此外，穩(wěn)壓器為了確保符合工業(yè)和汽車系統(tǒng)要求，幾家監(jiān)管機(jī)構(gòu)執(zhí)行了一些標(biāo)準(zhǔn)。

三、采用表面貼裝技術(shù)的新式輸入濾波器組件比通孔式組件性能高。然而，這種改進(jìn)卻抵不過(guò)今天高頻開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器日益提高的要求。在更高的工作頻率上要求非常短的最短接通和斷開(kāi)時(shí)間，導(dǎo)致因開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換更快而帶來(lái)更高次諧波分量，因此增大了輻射噪聲。不過(guò)，要獲得更高的轉(zhuǎn)換效率，就需要這樣高的開(kāi)關(guān)速度。開(kāi)關(guān)電容器充電泵沒(méi)有這種問(wèn)題，因?yàn)檫@種充電泵以低得多的開(kāi)關(guān)頻率工作，而且最重要的是，可以容許較慢的開(kāi)關(guān)切換而不會(huì)降低效率。

四、熟練的 PCB 設(shè)計(jì)師會(huì)設(shè)計(jì)很小的熱環(huán)路，并使屏蔽接地層盡可能靠近激活層。然而，要在去耦組件中存儲(chǔ)充足的能量，對(duì)器件引腳布局、封裝結(jié)構(gòu)、熱設(shè)計(jì)和封裝尺寸就會(huì)有一定的要求，這些要求決定了最小熱環(huán)路尺寸。使問(wèn)題更加復(fù)雜的是，在典型平面印刷電路板中，走線之間高于 30MHz 的磁性或變壓器型耦合將減弱所有濾波效果，因?yàn)橹C波頻率越高，不希望的磁耦合就越有效。