一概述

電源在一個典型系統中擔當著非常重要的角色，從某種意義上來講，可以看成是系統的心臟。在電源系統中常用的電源技術是：線性電源，脈寬調制（PWM）開關電源。線性電源的輸出電壓只能低于輸入電壓，并且每個線性電源只能產生一路輸出，而且存在很大的損耗；PWM開關電源在使用時比線性電源具有更高的效率和靈活性，在很多便攜式產品和對功率要求高的場合更多使用的是開關電源。

雖然PWM開關電源實用性強，但是該模塊在工作時，開關切換瞬間電路中會產生快速變化的電流i和快速變化的電壓u，即di/dt和dv/dt，這二者與PCB的走線以及線纜一起，構成了電磁騷擾EMI源頭。那么開關電源的EMI問題該如何解決呢？

二確定輻射源頭

面對越來越復雜的電路系統，我們很多時候都沒辦法對輻射問題作出快速判斷。下面是實測輻射數據波形，僅僅通過波形我們能否直接對EMI問題作出判斷呢？

①EN55032標準下30MHz~1GHz輻射測試波形

②GB/T 18655標準下桿天線0.15MHz~30MHz輻射測試波形

以上測試波形來自不同電子產品，通過排查發現輻射源頭都是DCDC電源模塊。然而我們沒辦法直接通過測試波形就確定輻射源頭是哪個模塊，一些信號頻率與電源開關頻率相近的電路模塊輻射測試結果相似，這種情況也會對我們的判斷產生誤導。

接下來讓我們一起來討論下有哪些便捷有效的手段可以用來快速找到輻射源頭：

①列舉可疑清單（存在高低電平變化的電路：數字信號，開關電源）

②通過軟件或電路開路等方式逐個排查（找出非電源噪聲源頭）

③理清電源樹，逐個驗證，對于電源模塊比較多的系統，以下圖為例：

小編總結有兩種方式可以用來逐個排查電源問題：

A.斷開待排查模塊電源，用等效負載替代，如下圖所示，此時電路功率不變，對比前后測試數據，若數據不變，則該電源模塊沒問題：

B.斷開待排查模塊電源，用直流源替代上一級電源給該模塊供電，同時斷開電路的主電源，保證電路只有這個模塊工作，如下圖所示，若整體數據不變，則問題源頭就是該模塊：

通過以上步驟，大體可以對整個電路的輻射源頭有一定的判斷，當然也會存在某些模塊無法斷開的情況，這種情況下，如果條件允許，可以將其中一個模塊屏蔽起來，并且將他與其他模塊的連線做濾波隔離，若測試前后數據不變，則該模塊沒問題。如果無法準確判斷輻射源頭，直接對所有模塊都做處理，這樣存在的問題是當措施無效時，無法判斷是措施無效還是源頭找錯了。

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三常見DCDC處理方案

有時候找到問題源頭，問題已經解決了一大半了，但卻僅僅只是開始。電磁干擾包括輻射型(高頻)EMI、傳導型(低頻)EMI，即產生EMC問題主要通過兩個途徑：一個是空間電磁波干擾的形式；另一個是通過傳導的形式，傳導干擾是通過電源線騷擾公共電網或通過其他端子（如：射頻端子，輸入端子）影響相連接的設備。針對DCDC電源模塊，噪聲源可以分為三個：

①PWM開關頻率及其倍頻，開關頻率一般在2MHz以內，以低頻傳導干擾為主；

②開關電源環路中的LC諧振，產生振鈴現象，輻射頻寬可從幾十MHz到200MHz，屬于高頻輻射；

③二極管反向恢復，輻射頻寬兩三百MHz，屬高頻輻射。

針對這兩種輻射方式，現提出以下解決方案：

（1）環路控制 ??

高頻電流環路面積越大, EMI輻射越嚴重。DCDC電源PCB設計時，盡量保證下層有完整的參考地平面，回流路徑控制盡量小，減小空間輻射。

（2）增加輸入輸出端濾波

DCDC輸入輸出采用多級濾波，輸入輸出濾波頻段盡量全面，采用多個容量電容濾波；電源開關管對地加RC吸收，抑制振鈴現象。

（3）增加端口濾波

端口和信號線輸出部分也需要做濾波措施，特別是端口地的處理，可使用共模電感對地噪聲進行處理。

四總結

電磁兼容整改主要還是圍繞三要素進行，即干擾源、輻射路徑以及敏感對象，關于如何找到輻射的干擾源本文只是簡單提及了一下，純粹是拋磚引玉，更多的還是依靠廣大工程師們在平時整改中總結的經驗。在已經確定了輻射源的情況下，整改可以從輻射源和輻射路徑兩個方向進行，本文針對DC電源模塊的噪聲源頭以及常用的整改手段都作了簡要的闡述，其中還有許多不足之處，敬請各位大神批評指正，相互交流相互進步。

編輯：黃飛

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