小小的疏忽就能毁掉EMI性能
发布日期:2022-12-03
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在电源中很容易找到作为寄生元件的100fF电容器。所以必须明白，只有处理好它们才能获得符合EMI标准的电源。
从开关节点到输入引线的少量寄生电容（100毫微微法拉)会让您无法满足电磁干扰(EMI)需求。那100fF电容器是什么样子的呢？在Digi-Key中，这种电容器不多。即使有，它们也会因寄生问题而提供宽泛的容差。不过，在您的电源中很容易找到作为寄生元件的100fF电容器。只有处理好它们才能获得符合EMI标准的电源。图1是这些非计划中电容的一个实例。图中的右侧是一个垂直安装的FET，所带的开关节点与钳位电路延伸至了图片的顶部。
输入连接从左侧进入，到达距漏极连接1cm以内的位置。这就是故障点，在这里FET的开关电压波形可以绕过EMI滤波器耦合至输入。
图1 开关节点与输入连接临近，会降低EMI性能
注意，漏极连接与输入引线之间有一些由输入电容器提供的屏蔽。
该电容器的外壳连接至主接地，可为共模电流提供返回主接地的路径。如图2所示，这个微小的电容会导致电源EMI签名超出规范要求。
图2 寄生漏极电容导致超出规范要求的EMI性能
这是一条令人关注的曲线，因为它反映出了几个问题：明显超出了规范要求的较低频率辐射、共模问题通常很明显的1MHz至2MHz组件，以及较高频率组件的衰减正弦(x)/x分布。需要采取措施让辐射不超出规范。我们利用通用电容公式将其降低了：
C = ε ˙ A/d
我们无法改变电容率(ε)，而且面积(A)也已经是最小的了。不过，我们可以改变间距(d)。如图3所示，我们将组件与输入的距离延长了3倍。最后，我们采用较大接地层增加了屏蔽。
图3 这个修改后的布局不仅可增加间距，而且还可带来屏蔽性能
图4是修改后的效果图。我们在故障点位置为EMI规范获得了大约6dB的裕量。
此外，我们还显著减少了总体EMI签名。所有这些改善都仅仅是因为布局的调整，并未改变电路。
如果您的电路具有高电压开关并使用了屏蔽距离，您需要非常小心地对其进行控制。
图4 EMI性能通过屏蔽及增加的间距得到了改善
总之，来自离线开关电源开关节点的100fF电容会导致超出规范要求的EMI签名。这种电容量只需寄生元件便可轻松实现，例如对漏极连接进行路由，使其靠近输入引线。
通常可通过改善间距或屏蔽来解决该问题。要想获得更大衰减，需要增加滤波或减缓电路波形。
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