关于DC to DC模块以及相关产品的电磁兼容整改经验分享

       最近，越来越多的客户对电源产生的导致辐射的宽带骚扰不合格问题，面临较大的困扰。希望通过此短文的简单介绍，能帮助到大家。如有任何纰漏或咨询可联系我！
       因为，在这两年由于LED的流行，其恒流驱动的普遍，对普通开关电源完成AC to DC转换，特别是针对一些单级PFC架构，纹波较大的设计电路，将不能满足高品质LED恒流要求，很多都将添加单独一组DC to DC电路架构。这个DC to DC的模块为了减小电感、电容大小降低成本，往往都将提高更高的开关频率，我遇到的开关频率高达有1MHz多。这样对于传统开关电源EMI骚扰源的基础上，再度添加一个新的EMI骚扰源。这样对于EMI整改，将不能只限于传统EMI整改方案、如改Layout、脉冲变压器、mos驱动、RCD吸收、AC EMI filter、添加磁珠、X or Y电容…… 对于此高达好几百千赫到兆赫开关频率的DC to DC电路我们将不能忽视，一般此产生的EMI骚扰一般如下图低频宽带骚扰居多：



在典型应用产品中一般车充、LED恒流、充电包等电路都将涉及DC to DC的电压转换部分。我们这里主要探讨有PWM的斩波部分，对于LDO线性电压调节器将不涉及（LDO线性转换将不涉及EMI或者是很小可以忽略）。我先以下面某典型DC to DC应用电路分别6个区域各电路作下简介：



1、上图红色方框1部分是保险，是安规要求，电路设计必须要加的个。
2、上图红色方框2部分是整流桥（有分立件的4颗二级管，也有整个集成到一起的整流桥模块），是将交流变为脉动直流（也可直接输入直流）。（note：此整流桥对EMI影响不明显，因为是50Hz工频频率下工作）
3、上图红色方框3部分是π型滤波器，此滤波器的构架一般是2个电解外加一个工字电感、环形或色环电感（对传导来讲这个是整个EMI干扰的路径），也是整个电路关键的EMI filter，对EMI测试有莫大的影响。
4、上图红色方框4部分中的EC1电容（这颗电容一般都是电解电容）是将整流桥，整流后的脉动直流变为较平滑的直流，滤除纹波，是电路的性能要求，否则电路不会工作。（note：此电容大小也将对EMI产生一定影响，特别是谐波）
5、上图红色方框5部分中的D1二级管是功率续流二极管（一般都是贴片肖特基二极管），是电路功能上的设计，与EMI无关。
6、上图红色方框6部分中的IC pin1输出到L1（此类电感一般都为功率电感，磁体不应太小，应能存储足够给负载供电的能量，线也不应太细，脉冲电流大，损耗也大）这一段是EMI干扰最强的部分（这个是整个EMI干扰的源头Source），我们可以用频谱分析仪的探头在近场可以测试出来。我们整改EMI就我个人来讲，肯定是优先对EMI骚扰源头进行整改（也就是红色方框6的IC的开关管输出到L1这一段、包括Trace），然后对EMI干扰的路径（也就是红色方框3中的π型滤波器），最后对EMI的发射天线，如输出电缆、链接的线缆进行整改。

       总结：依据上述分析，此类电路的EMI骚扰源就是IC、IC输出到L1（下图中的L1）这一段（整改辐射与传导都是可以整改这部分）；EMI传导路径为上图红色方框3（整改传导都是整改这部分）；EMI天线部分一般为输出与输入连接的电线。（整改辐射一般都在输入或者输出加共模电感）所以，对于上图中DC to DC我建议推荐如下solution：
1、将上图红色方框3中的L1增大，此L1两端的电容C也可适当增大，以增加此π型滤波器的插入损耗，从而将EMI干扰从此部分阻挡住，不让这部分干扰通过输入的电线向外发射。
2、将红色方框6中的trace这个回路尽量缩短。
3、然后将IC输出到L1这段trace对GND添加一颗10pf~200pf的瓷片电容，对EMI有很大的好处。（note：添加此电容将对效率影响颇大，但是临时认证解决方案的妙招）
4、结构布局上对输入、输出端口、EMI filter远离L1、IC，以及输入、输出线缆勿穿越IC、L1上方。也就是说我们不仅仅要考虑滤波器的插入损耗，还要考虑滤波器隔离度的问题，防止进场耦合导致出现的交叉EMI干扰。（note：如果不考虑成本可以在输入、输出端口各添加共模抑制电感）
5、选择方案时，可以考虑带抖频方案的IC。以及在满足电气参数、产品要求上尽量考虑让电路工作地频率减低、让方波工作电路尽量趋向锯齿波、三角波、梯形波形工作，这样能大大降低EMI能量。

DC to DC的基本工作原理，主要分为Buck converter、Buck–boost converter、Boost converter三类形式：

抖频如何实现？

emcxiaoxia 发表于 2013-10-21 17:47
抖频如何实现？

抖频一般都是需要PWM芯片内部支持才可以，所以需要在你选型时就需要与IC厂家确认你选定的IC内部是否有集成抖频功能！