在電子行業(yè)中，在較小空間中具有更多功能的小型設(shè)備的趨勢仍然有增無減。隨著空間縮小，設(shè)備之間干擾的可能性隨著系統(tǒng)在密集封裝的板和機(jī)架中配合更多功能而增加。隨著頻率上升和電壓水平下降，傳導(dǎo)EMI的控制成為一項(xiàng)更為重要的設(shè)計(jì)任務(wù)。

EMI控制是一項(xiàng)高度依賴于許多設(shè)計(jì)元素的復(fù)雜設(shè)計(jì)任務(wù)，它使用無源和有源濾波器，管理傳導(dǎo)噪音。與無源解決方案相比，有源EMI濾波器可減小共模扼流圈的體積 - 允許濾波器采用1“x 1”x 0.2“封裝，并提供薄型表面貼裝器件。較小的尺寸可節(jié)省寶貴的電路板空間，降低的高度可增強(qiáng)氣流，從而實(shí)現(xiàn)更好的熱量管理。

有源EMI濾波器（圖1中標(biāo)記為QPI）可在150 kHz的頻率范圍內(nèi)衰減傳導(dǎo)模式和差模噪聲。傳導(dǎo)發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)EN55022（CISPR22）要求30 MHz。圖2顯示了DC-DC轉(zhuǎn)換器噪聲曲線的前后圖，以展示有源濾波器的性能。圖是使用標(biāo)準(zhǔn)測量技術(shù)拍攝的，并設(shè)置了結(jié)果顯示了標(biāo)準(zhǔn)DC-DC轉(zhuǎn)換器在負(fù)載下的總噪聲頻譜，與EN55022 B類準(zhǔn)峰值檢測限相比。該圖顯示有源濾波器可有效降低總傳導(dǎo)值。 ise頻譜遠(yuǎn)低于要求的極限。

圖1：DC-DC轉(zhuǎn)換器的有源EMI濾波器（標(biāo)記為QPI）的典型圖。 CIN和C1，C2，C3和C4的值是轉(zhuǎn)換器制造商通常推薦的值。

圖2：沒有濾波器的DC-DC轉(zhuǎn)換器的傳導(dǎo)EMI曲線（左）并且使用有源EMI濾波器（右）。

設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意，為了傳導(dǎo)噪聲選擇和鑒定EMI濾波器，他們必須在適用的EMI標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的設(shè)置和條件下測試其產(chǎn)品中的濾波器。濾波器選擇或設(shè)計(jì)必須基于預(yù)濾波的噪聲幅度和所關(guān)注的頻譜。產(chǎn)品的傳導(dǎo)噪聲曲線包括差分和共模噪聲。它還可能包括輻射噪聲，具體取決于測量設(shè)置中的EUT屏蔽和電纜屏蔽。 IEC（國際電工委員會(huì)）規(guī)范CISPR 16-2-1描述了傳導(dǎo)干擾的測量方法。

應(yīng)用中的濾波器性能高度依賴于輸入總線和負(fù)載阻抗，不能從零偏差推斷出來。僅50歐姆的插入損耗數(shù)據(jù)。最終噪聲性能是濾波器元件，設(shè)備接地和噪聲源阻抗的復(fù)雜函數(shù)，其在感興趣的頻譜上在幅度和相位上變化。

圖3：頻譜分析儀測試設(shè)置（QPI和轉(zhuǎn)換器在地平面上方5 mm）。

有源EMI濾波器可在EN55022范圍內(nèi)提供150 kHz至30 MHz范圍內(nèi)的傳導(dǎo)噪聲的有源共模衰減。這是通過檢測在總線中流動(dòng)的共模電流并在屏蔽平面處產(chǎn)生低阻抗以將噪聲再循環(huán)回到發(fā)生源來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)如圖1所示連接時(shí)，控制環(huán)路將主動(dòng)驅(qū)動(dòng)屏蔽引腳，并將總線中的共模電流降低到接近圖2中共模電流比衰減曲線的值。

設(shè)計(jì)滿足傳導(dǎo)發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)的第一步是盡量減少噪聲發(fā)生器。在系統(tǒng)內(nèi)的供電總線和參考地上測量的傳導(dǎo)噪聲源通常由功率轉(zhuǎn)換部分引起，并且在較小程度上由數(shù)據(jù)I/O線或PWM風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等其他來源引起。

對于磚型轉(zhuǎn)換器，某些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和制造商產(chǎn)生的噪聲比其他產(chǎn)品低。了解轉(zhuǎn)換器的基線噪聲至關(guān)重要。下一步是最小化噪聲源到電源的耦合路徑。大多數(shù)DC-DC轉(zhuǎn)換器制造商建議將其產(chǎn)品與無源元件去耦，并通過PCB接地層進(jìn)行屏蔽。即使是最好的低噪聲轉(zhuǎn)換器通常也需要額外的濾波和去耦才能通過一致性測試，尤其是EN55022 B類限制。

傳導(dǎo)噪聲的兩個(gè)組成部分是差分和共模。由輸入差動(dòng)電流的AC分量在電源總線上產(chǎn)生差模噪聲，該分量由轉(zhuǎn)換器提供給提供輸入功率的總線電源的輸入電流的變化引起。產(chǎn)生的差模電流是CISPR 16-2-1中定義的對稱電壓。

大多數(shù)轉(zhuǎn)換器制造商指定最小輸入電容（Cin），以提供低輸入源阻抗，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定工作。推薦的大值電解電容在轉(zhuǎn)換器基波的諧波頻率下不具有低阻抗。因此，具有良好高頻特性的低值電容應(yīng)與電解輸入電容并聯(lián)。即使采用這種方法，一些差分交流電流也會(huì)從總線流出，從而在總線上產(chǎn)生差模噪聲電流。

為了滿足B類規(guī)范的最低水平，有源EMI頻率范圍內(nèi)的差分電流應(yīng)該小于21dBμA。這相當(dāng)于50歐姆的55dBμV或562μV的均方根電壓?？偩€的長度可根據(jù)系統(tǒng)安裝而變化。為了減輕此變量的影響，電容器CB（圖1）應(yīng)為QPI提供低源阻抗，從而最大限度地減少從轉(zhuǎn)換器輸出反射到QPI的瞬態(tài)負(fù)載期間的輸入偏移。總線寄生電感和CB形成額外的差分噪聲電流濾波。

電源總線上的共模噪聲定義為CISPR 16-2-1中的不對稱電壓。 CISPR 16-2-1還將共模干擾描述為主要測量信號和控制線的干擾。有源濾波器旨在解決電源總線上的共模噪聲問題。

高dv/dt E場（通常在主開關(guān)處），次級整流器和電源變壓器寄生電容是共模噪聲的原因。由轉(zhuǎn)換器中的高水平dl/dt引起的功率磁性和寄生電感的B場也是共模噪聲源。這些高場產(chǎn)生的所有噪聲電流必須返回其源。 E場的最佳實(shí)踐是通過共屏蔽接地層提供帶電容器的返回路徑 - 通常稱為“Y”帽。

對于一致性測試，線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)（LISN）的地平面提供返回路徑，如圖3中的測試電路所示。在一致性測試中，共模電流流過LISN的總線+和總線的50歐姆測量路徑，返回到被測設(shè)備的源頭（ EUT）通過連接LISN和EUT的導(dǎo)線。

CISPR22測試限制是指特定系統(tǒng)在指定頻譜上的總噪聲。差分和共模噪聲分量都會(huì)導(dǎo)致一致性失效，并且通常都必須衰減以通過B類限制。這里將不涉及類別區(qū)分細(xì)節(jié)，但基本上，A類允許更高的噪聲水平，通常在固定系統(tǒng)中，與一般消費(fèi)者和便攜式應(yīng)用的B類允許的噪聲水平相比。最近，固定系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)已提升到各個(gè)數(shù)據(jù)通信板的AdvancedTCA?PICMG?3.0要求中的B類傳導(dǎo)噪聲限制。

還有不同的檢測技術(shù)會(huì)影響通過/未通過標(biāo)準(zhǔn)的限制。 EN55022準(zhǔn)峰值檢測B類限值是本文所有圖中的限制線。

結(jié)論

本文件中顯示的結(jié)果是通過圖3所示的測試配置獲得的。使用頻譜分析儀代替準(zhǔn)峰值，以顯著降低分析儀的掃描時(shí)間。使用準(zhǔn)峰值檢測測量模式將通過該檢測方法引入的因子導(dǎo)致較低的測量幅度。