開關穩壓器的輻射分析

在工業、醫療和汽車環境中，散熱少、效率高對應用很重要，因此通常用開關穩壓器替代換線性穩壓器。此外，開關穩壓器一般是輸入電源總線上的第一個有源組件，因此對整個產品設計的EMI性能有很大的影響。傳導輻射依賴于連接到產品上的導線和走線。既然噪聲局限于設計中的特定端子或連接器，那么如上面已經提到的那樣，在開發過程中，常?？梢酝ㄟ^良好的布局或濾波器設計，相對較早地確保滿足傳導輻射要求。

一、穩壓器輻射 EMI 則完全是另一回事。電路板上攜帶電流的所有東西都輻射電磁場。電路板上的每一條走線都是天線，每一個銅平面都是諧振器。除了純正弦波或 DC 電壓，任何信號都產生遍布信號頻譜的噪聲。即使進行了仔細設計，在系統進行測試之前，電源設計師也從不會真正知道輻射 EMI 有多嚴重。而直到設計基本完成，才會正式進行輻射 EMI 測試。

二、濾波器常常用來降低 EMI，降低某個頻率或某個頻率范圍內的干擾強度。通過增加金屬屏蔽和磁屏蔽，可以衰減經由空間輻射的那部分能量。通過增加鐵氧體珠和其他濾波器，可以降伏依賴 PCB 走線的那部分能量 (傳導輻射)。EMI 不可能徹底消除，但是可以衰減到其他通信、信號處理和數字組件可接受的水平。此外，穩壓器為了確保符合工業和汽車系統要求，幾家監管機構執行了一些標準。

三、采用表面貼裝技術的新式輸入濾波器組件比通孔式組件性能高。然而，這種改進卻抵不過今天高頻開關穩壓器日益提高的要求。在更高的工作頻率上要求非常短的最短接通和斷開時間，導致因開關轉換更快而帶來更高次諧波分量，因此增大了輻射噪聲。不過，要獲得更高的轉換效率，就需要這樣高的開關速度。開關電容器充電泵沒有這種問題，因為這種充電泵以低得多的開關頻率工作，而且最重要的是，可以容許較慢的開關切換而不會降低效率。

四、熟練的 PCB 設計師會設計很小的熱環路，并使屏蔽接地層盡可能靠近激活層。然而，要在去耦組件中存儲充足的能量，對器件引腳布局、封裝結構、熱設計和封裝尺寸就會有一定的要求，這些要求決定了最小熱環路尺寸。使問題更加復雜的是，在典型平面印刷電路板中，走線之間高于 30MHz 的磁性或變壓器型耦合將減弱所有濾波效果，因為諧波頻率越高，不希望的磁耦合就越有效。