嘉峪检测网 2025-04-01 12:52
导读:作为常用的电源转换模块之一,BUCK降压电路在很多电子产品中都有应用,是常见的EMI辐射发射超标问题源之一,也是我们平时整改过程中经常会遇到的。今天我们一起来看下如何利用磁珠整改这类问题。
一.前言
作为常用的电源转换模块之一,BUCK降压电路在很多电子产品中都有应用,是常见的EMI辐射发射超标问题源之一,也是我们平时整改过程中经常会遇到的。
今天我们一起来看下如何利用磁珠整改这类问题。
二.降压电路辐射原理
常见的BUCK应用电路如下图所示:
当电路中的MOS开关管动作时,PWM方波的高次谐波噪声就能通过输入输出走线向外传导,如下图:
为了抑制这类沿电源线的高频噪声,一般选择在BUCK电源的输入输出端增加磁珠滤波,如下图所示:
但是在实际应用中,我们会发现,即使在输入输出端已经做了足够的滤波,但是BUCK电路的EMI噪声还是很高,这时候该怎么办呢?我们进一步分析噪声:
根据电磁学理论,变化的电场产生变化的磁场,所以EMI的来源就是变化的电场,而电路中变化的电场主要有以下两个因素:
di/dt
dv/dt
对于di/dt,BUCK电路主要有两个高频电流回路,如下:
如果我们能抑制di/dt,那么我们也就能抑制部分噪声辐射,回路①是主电源回路,增加滤波器件可能造成功率损耗,可以尝试在回路②做滤波,一般高频di/dt噪声考虑用磁珠进行抑制,如下图:
三.应用案例
接到客户一个车载仪表盘项目整改需求,经过摸底后部分数据如下:
通过将数据展开,可以发现数据在160M附近有很多密集的频点,频点之间的间隔在500KHz左右,而电路上与这个频率相对应的就是主电源的12V转5V降压电路。我们试过在输入输出增加磁珠以及高频电容滤波,并没有起到明显改善的效果,所以干扰不一定是通过电源输入输出走线辐射出去的。
接下来用示波器抓取SW引脚的波形,看是否存在过冲现象,有过冲的话意味着存在较大的dv/dt,实际抓取波形如下:
如果存在过冲,一般考虑在SW引脚做RC吸收电路进行抑制,不过这里并没有过冲。接下来我们试下在电感续流回路上加磁珠抑制高频电流di/dt的效果,同样用示波器抓取SW引脚波形,如下图所示:
从上图可以看出,由于磁珠的存在,当有瞬态电流流过时,会有V=Ldi/dt,电压波形出现了波动。(如果实测波形有测到过冲的出现,可以考虑在这里增加RC电路作吸收。)我们来看下实际辐射测试数据:
从数据上看,效果很明显,在160MHz附近密集的频点都被抑制下来了,剩余的其他频点经排查,是另一个高速SOC芯片的,将这个芯片关闭后,数据如下:
至此,关于该电路的BUCK降压部分辐射问题已经整改完毕。
四.总结
在BUCK降压电路中,对于高频电流di/dt,一般优先考虑最小化电流回路设计,同时在端口处预留滤波器件位置。
在本文中,小编尝试在续流回路中增加磁珠滤波,能够抑制di/dt,从而达到抑制EMI的效果。为了降低对电路的影响,磁珠选型时阻抗和DCR应尽量选择小一些。
来源:韬略科技EMC