開關電源的布局對于電源電路設計至關重要，它決定著所有電源的成敗，以及電磁干擾(EMI)和功能的表現(xiàn)。很多新手朋友們在最初的設計階段，可能常常會忽視這一問題，然而，功能和EMI要求都必要要滿足，所以對電源功能穩(wěn)定性有益的安排也常常有利于降低EMI輻射，本文就將針對汽車電子這一領域解析EMI輻射的設計要點。
當為了實現(xiàn)均流和更大的輸出功率而并聯(lián)多個 DC/DC 開關模式穩(wěn)壓器時，潛在的干擾和噪聲問題可能惡化。如果所有穩(wěn)壓器都以相似的頻率工作 (開關)，那么電路中多個穩(wěn)壓器產(chǎn)生的總能量就會集中在一個頻率上。這種能量的存在可能成為一個令人擔憂的問題，尤其是如果該 PC 板以及其他系統(tǒng)板上其余的IC相互靠得很近，易于受到這種輻射能量影響時。在汽車系統(tǒng)中，這一問題可能尤其麻煩，因為汽車系統(tǒng)是密集排列的，而且常?？拷纛l、RF、CAN 總線和各種雷達系統(tǒng)。
應對開關穩(wěn)壓器噪聲輻射問題
在汽車環(huán)境中，常常在重視散熱和效率的區(qū)域采用開關穩(wěn)壓器來取代線性穩(wěn)壓器。此外，開關穩(wěn)壓器一般是輸入電源總線上的第一個有源組件，因此對整個轉換器電路的 EMI 性能有顯著影響。
EMI 輻射有兩種類型：傳導型和輻射型。傳導型 EMI 取決于連接到一個產(chǎn)品的導線和電路走線。既然噪聲局限于方案設計中特定的終端或連接器，那么通過前述的良好布局或濾波器設計，常常在開發(fā)過程的早期，就可以保證符合傳導型 EMI 要求。
然而，輻射型 EMI 卻另當別論了。電路板上攜帶電流的所有組成部分都輻射一個電磁場。電路板上的每一條走線都是一個天線，每一個銅平面都是一個諧振器。除了純正弦波或 DC 電壓，任何信號都產(chǎn)生覆蓋整個信號頻譜的噪聲。即使經(jīng)過仔細設計，在系統(tǒng)接受測試之前，設計師也永遠不會真正知道輻射型 EMI 將有多么嚴重。而且在設計基本完成以前，不可能正式進行輻射 EMI 測試。
濾波器可以在某個頻率上或整個頻率范圍內(nèi)衰減強度以降低 EMI。部分能量通過空間 (輻射) 傳播，因此可增設金屬屏蔽和磁屏蔽來衰減。而在 PCB 走線上 (傳導) 的那部分則可通過增設鐵氧體磁珠和其他濾波器來加以控制。EMI 不可能徹底消除，但是可以衰減到其他通信及數(shù)字組件可接受的水平。
采用表面貼裝技術的新式輸入濾波器組件的性能好于通孔組件。不過，這種改進被開關穩(wěn)壓器開關工作頻率的提高抵消了。更快速的開關轉換產(chǎn)生了更高的效率、很短的最短接通和斷開時間，因此產(chǎn)生了更高的諧波分量。在開關容量和轉換時間等所有其他參數(shù)保持不變的情況下，開關頻率每增大一倍，EMI 就惡化 6dB。寬帶 EMI 的表現(xiàn)就像一個一階高通濾波器一樣，如果開關頻率提高 10 倍，就會增加 20dB 輻射。
有經(jīng)驗的 PCB 設計師會將熱點環(huán)路設計得很小，并讓屏蔽地層盡可能靠近有源層。然而，器件引出腳配置、封裝構造、熱設計要求以及在去耦組件中存儲充足的能量所需的封裝尺寸決定了熱點環(huán)路的最小尺寸。使問題更加復雜的是，在典型的平面印刷電路板中，走線之間高于 30MHz 的磁或變壓器型耦合將抵消所有濾波器的努力，因為諧波頻率越高，不想要的磁耦合就變得越加有效。
