1、前言
在工業(yè)、汽車和個人計算應用中繼續(xù)進行密度和互連增強。各種電路彼此靠得很近，以改善這些系統(tǒng)的外形和功能。在這種情況下，降低電磁干擾 (EMI) 的影響已成為系統(tǒng)設計中的一個重要考慮因素。
圖 1顯示了一個車載攝像頭模塊，作為這種多功能系統(tǒng)的一個例子。它包含一個接近4Gbps串行器的2兆像素成像器和一個4通道電源管理IC (PMIC) 。復雜性和密度肯定會增加，但作為一個副作用，成像器和信號處理元件等敏感電路將位于非?？拷休d高電流和高電壓的 PMIC 的位置...... 由于這種布置，串聯(lián)電路不可避免地會產(chǎn)生電磁干擾，從而影響敏感設備的功能。但是，如果設計師在設計階段就密切關(guān)注，情況就不一樣了。
圖 1 :汽車攝像頭模組
電磁干擾（EMI）是兩種方式的表單可能表面?？紤]將無線電連接到與電鉆相同的電源，如圖 2所示。在這種情況下，來自電機的導電、靈敏的無線系統(tǒng)（通過接線）的運行會受到影響。因為他們從同一個來源獲得電力。電機還會以輻射電磁波的形式（通過空氣）影響無線電的功能。電機向空氣中發(fā)射電磁波，無線天線接收電磁波。
終端設備制造商要確保干擾信號產(chǎn)生電路和高靈敏度電路在將各種來源采購的各種元件組合在一起時能夠和平共處并正常運行，唯一的辦法就是制定一套通用規(guī)則。換句話說，對干擾信號產(chǎn)生電路設置一個上限，并設計高靈敏度電路來處理該級別的干擾。
圖 2 ：傳導和輻射路徑引起的電磁干擾
2.一般的各種EMI
已經(jīng)以行業(yè)標準規(guī)范的形式制定了限制干擾的規(guī)則，例如針對汽車行業(yè)的 CISPR（國際無線電干擾特別委員會）25 和針對多媒體設備的 CISPR 32。各種 CISPR 標準對于 EMI 設計都很重要。這些標準決定了任何 EMI 降低方案的目標性能。各種 CISPR 標準可以根據(jù)干擾模式分為傳導和輻射限制，如圖 3 所示。圖 3 中每幅圖中的水平條表示使用標準 EMI 測量儀器進行測量時被測設備可以承受的最大電磁限制。
圖 3：傳導和輻射 EMI 的典型標準
3.電磁干擾的原因
要構(gòu)建兼容各種 EMI 標準的系統(tǒng)，您需要清楚地了解 EMI 的主要原因?，F(xiàn)代電子系統(tǒng)中最常見的電路之一是開關(guān)模式電源 (SMPS)。對于大多數(shù)應用，這種類型的開關(guān)電源比線性穩(wěn)壓器提供了顯著的效率改進。然而，這種效率的提高是要付出代價的。作為 SMPS 一部分的功率 FET（場效應晶體管）的開關(guān)行為是 EMI 的主要來源。
如圖 4 所示，SMPS 的開關(guān)特性是由于不連續(xù)的輸入電流、開關(guān)節(jié)點處的快速邊沿速率以及由電源環(huán)路中存在的多個寄生電感引起的開關(guān)邊沿附近造成的，從而導致額外的振鈴。不連續(xù)電流影響低于 30MHz 的頻段，而開關(guān)節(jié)點快速邊沿和振鈴影響 30 到 100MHz 和 100MHz 以上的頻段。
圖 4：SMPS 操作期間 EMI 的主要原因
降低 EMI 的傳統(tǒng)和先進方法
傳統(tǒng)設計使用兩種主要方法來降低開關(guān)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的 EMI。兩者都有自己的成本。為了應對低頻（30MHz以下）電磁波，滿足各種適用標準，在開關(guān)變換器的輸入側(cè)放置了具有高值電感/電容的濾波器，但增加了成本和功耗。它導致低密度解決方案。
在實際的柵極驅(qū)動器設計中，緩慢的開關(guān)邊沿通常可以減少高頻電磁波。這種方法有助于降低 30MHz 以下帶寬中的 EMI，但較低的邊緣速率會導致較高的開關(guān)損耗和較低效率的解決方案。換句話說，降低功率密度和效率是實現(xiàn)具有降低 EMI 的解決方案的權(quán)衡的獨特特征。
TI 的各種開關(guān)轉(zhuǎn)換器和控制器，LM25149-Q1、LM5156-Q1 和 LM62440-Q1，如圖 5 所示，可幫助您解決權(quán)衡問題，并結(jié)合高功率密度、高效率和低 EMI 的優(yōu)勢。中所示的技術(shù)被納入設計。對于擴頻、有源 EMI 濾波、取消繞組、封裝創(chuàng)新、內(nèi)置輸入旁路電容器、為感興趣的特定頻段定制的特定真實壓擺率控制技術(shù)等。有關(guān)更多信息，請參閱上面的白皮書和參考培訓視頻細節(jié)。
圖 5：在 TI 電源轉(zhuǎn)換器和控制器中安裝的各種方法來最大限度地減少 EMI
4.總結(jié)
專注于低 EMI 的設計可以顯著縮短開發(fā)周期時間，并減少電路板面積和解決方案成本。TI 提供了許多功能和技術(shù)來幫助降低 EMI。TI 的各種 EMI 優(yōu)化電源管理器件可確保使用 TI 組件的設計符合行業(yè)標準，而無需大量返工或返工。... 我們希望這些信息和相關(guān)內(nèi)容有助于簡化設計過程，并確保正在開發(fā)的最終產(chǎn)品在不犧牲功率密度或效率的情況下保持在 EMI 限制以下。
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