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一.前言

作為常用的電源轉(zhuǎn)換模塊之一，BUCK降壓電路在很多電子產(chǎn)品中都有應(yīng)用，是常見的EMI輻射發(fā)射超標(biāo)問題源之一，也是我們平時整改過程中經(jīng)常會遇到的。

今天我們一起來看下如何利用磁珠整改這類問題。

二.降壓電路輻射原理

常見的BUCK應(yīng)用電路如下圖所示：

當(dāng)電路中的MOS開關(guān)管動作時，PWM方波的高次諧波噪聲就能通過輸入輸出走線向外傳導(dǎo)，如下圖：

為了抑制這類沿電源線的高頻噪聲，一般選擇在BUCK電源的輸入輸出端增加磁珠濾波，如下圖所示：

但是在實際應(yīng)用中，我們會發(fā)現(xiàn)，即使在輸入輸出端已經(jīng)做了足夠的濾波，但是BUCK電路的EMI噪聲還是很高，這時候該怎么辦呢？我們進一步分析噪聲：

根據(jù)電磁學(xué)理論，變化的電場產(chǎn)生變化的磁場，所以EMI的來源就是變化的電場，而電路中變化的電場主要有以下兩個因素：

di/dt

dv/dt

對于di/dt，BUCK電路主要有兩個高頻電流回路，如下：

如果我們能抑制di/dt，那么我們也就能抑制部分噪聲輻射，回路①是主電源回路，增加濾波器件可能造成功率損耗，可以嘗試在回路②做濾波，一般高頻di/dt噪聲考慮用磁珠進行抑制，如下圖：

三.應(yīng)用案例

接到客戶一個車載儀表盤項目整改需求，經(jīng)過摸底后部分數(shù)據(jù)如下：

通過將數(shù)據(jù)展開，可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)在160M附近有很多密集的頻點，頻點之間的間隔在500KHz左右，而電路上與這個頻率相對應(yīng)的就是主電源的12V轉(zhuǎn)5V降壓電路。我們試過在輸入輸出增加磁珠以及高頻電容濾波，并沒有起到明顯改善的效果，所以干擾不一定是通過電源輸入輸出走線輻射出去的。

接下來用示波器抓取SW引腳的波形，看是否存在過沖現(xiàn)象，有過沖的話意味著存在較大的dv/dt，實際抓取波形如下：

如果存在過沖，一般考慮在SW引腳做RC吸收電路進行抑制，不過這里并沒有過沖。接下來我們試下在電感續(xù)流回路上加磁珠抑制高頻電流di/dt的效果，同樣用示波器抓取SW引腳波形，如下圖所示：

從上圖可以看出，由于磁珠的存在，當(dāng)有瞬態(tài)電流流過時，會有V=Ldi/dt，電壓波形出現(xiàn)了波動。（如果實測波形有測到過沖的出現(xiàn)，可以考慮在這里增加RC電路作吸收。）我們來看下實際輻射測試數(shù)據(jù)：

從數(shù)據(jù)上看，效果很明顯，在160MHz附近密集的頻點都被抑制下來了，剩余的其他頻點經(jīng)排查，是另一個高速SOC芯片的，將這個芯片關(guān)閉后，數(shù)據(jù)如下：

至此，關(guān)于該電路的BUCK降壓部分輻射問題已經(jīng)整改完畢。

四.總結(jié)

在BUCK降壓電路中，對于高頻電流di/dt，一般優(yōu)先考慮最小化電流回路設(shè)計，同時在端口處預(yù)留濾波器件位置。

在本文中，小編嘗試在續(xù)流回路中增加磁珠濾波，能夠抑制di/dt，從而達到抑制EMI的效果。為了降低對電路的影響，磁珠選型時阻抗和DCR應(yīng)盡量選擇小一些。