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電源技巧:一個小小的疏忽就會毀掉 EMI 性能
摘要: 在您的電源中很容易找到作為寄生元件的 100fF 電容器。您必須明白,只有處理好它們才能獲得符合 EMI 標準的電源。
Abstract:
Key words :

    在您的電源中很容易找到作為寄生元件的 100fF 電容器。您必須明白,只有處理好它們才能獲得符合 EMI 標準的電源。

    從開關節點到輸入引線的少量寄生電容(100 毫微微法拉)會讓您無法滿足電磁干擾 (EMI) 需求。那 100fF 電容器是什么樣子的呢?在 Digi-Key 中,這種電容器不多。即使有,它們也會因寄生問題而提供寬泛的容差。

    不過,在您的電源中很容易找到作為寄生元件的 100fF 電容器。只有處理好它們才能獲得符合 EMI 標準的電源。

    圖 1 是這些非計劃中電容的一個實例。圖中的右側是一個垂直安裝的 FET,所帶的開關節點與鉗位電路延伸至了圖片的頂部。輸入連接從左側進入,到達距漏極連接 1cm 以內的位置。這就是故障點,在這里 FET 的開關電壓波形可以繞過 EMI 濾波器耦合至輸入。

圖 1. 開關節點與輸入連接臨近,會降低 EMI 性能
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    注意,漏極連接與輸入引線之間有一些由輸入電容器提供的屏蔽。該電容器的外殼連接至主接地,可為共模電流提供返回主接地的路徑。如圖 2 所示,這個微小的電容會導致電源 EMI 簽名超出規范要求。

圖 2. 寄生漏極電容導致超出規范要求的 EMI 性能(點擊查看全圖

    這是一條令人關注的曲線,因為它反映出了幾個問題:明顯超出了規范要求的較低頻率輻射、共模問題通常很明顯的 1MHz 至 2MHz 組件,以及較高頻率組件的衰減正弦 (x)/x 分布。

需要采取措施讓輻射不超出規范。我們利用通用電容公式將其降低了:

C = ε • A/d

    我們無法改變電容率 (ε),而且面積 (A) 也已經是最小的了。不過,我們可以改變間距 (d)。如圖 3 所示,我們將組件與輸入的距離延長了 3 倍。最后,我們采用較大接地層增加了屏蔽。

圖 3. 這個修改后的布局不僅可增加間距,而且還可帶來屏蔽性能
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    圖 4 是修改后的效果圖。我們在故障點位置為 EMI 規范獲得了大約 6dB 的裕量。此外,我們還顯著減少了總體 EMI 簽名。所有這些改善都僅僅是因為布局的調整,并未改變電路。如果您的電路具有高電壓開關并使用了屏蔽距離,您需要非常小心地對其進行控制。

圖 4. EMI 性能通過屏蔽及增加的間距得到了改善
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    總之,來自離線開關電源開關節點的 100fF 電容會導致超出規范要求的 EMI 簽名。這種電容量只需寄生元件便可輕松實現,例如對漏極連接進行路由,使其靠近輸入引線。通常可通過改善間距或屏蔽來解決該問題。要想獲得更大衰減,需要增加濾波或減緩電路波形。

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