1引言

大家都知道，在各個領域中產品在研發設計中會遇到令人十分困擾的的EMC問題，尤其是在汽車電子領域。為了能將電磁干擾減到最小，研發硬件人員一般在設計原理圖和繪制布局時，會通過調整開關轉換速率以及降低高di / dt的環路面積來減小噪聲源。

當然，在布局和原理圖設計都非常謹慎的情況下卻依然沒有辦法將傳導EMI降低到最低水平。這是為什么呢？因為噪聲受電流強度的影響而且最主要還受電路寄生參數的影響。因此我們在開關打開和關閉的動作時會產生不連續的電流，而這些不連續電流會在輸入電容上產生電壓紋波，從而增加EMI。

所以為了能夠提高傳導發射我們需要采用一些其它方法。今天我們主要展示的是通過使用濾波器或是屏蔽罩來呈現的一些解決效果。

2問題描述

車廠的車燈產品，下圖是傳導測試數據圖，包括正向噪聲和負向噪聲，包含峰值和平均值測試曲線。其中，該被測系統主要采用芯片LMR14050SSQDDARQ1輸出5V/5A，并給后續芯片TPS65263QRHBRQ1供電，同時輸出1.5V/3A，3.3V/2A以及1.8V/2A。這兩個芯片都工作在2.2MHz的開關頻率下。另外，圖中顯示的傳導EMI標準是CISPR25 Class 5。

圖1CISPR25標準下的噪聲特性（無濾波器）

3整改方案

在電路電源輸入端增加EMI濾波電路，包括共模（CM）濾波器和差模（DM）濾波器。通常，DM濾波器主要用于濾除小于30MHz的噪聲（DM噪聲），CM濾波器主要用于濾除30MHz至100MHz的噪聲（CM噪聲）。但其實這兩個濾波器對于整個頻段的EMI噪聲都有一定的抑制作用。

圖2 EMI濾波電路示意簡圖

4具體整改方法分析

1、增加一個DM濾波電路；

分析：從圖中可以看出，DM濾波器衰減了中頻段DM噪聲（2MHz至30MHz）近35dBμV/ m。此外高頻段噪聲（30MHz至100MHz）也有所降低，但仍超過限制水平。這主要是因為DM濾波器對于高頻段CM噪聲的濾除能力有限。

圖3 CISPR25標準下的噪聲特性（帶DM濾波器）

2、增加CM和DM濾波器電路。

分析：與圖3相比，CM濾波器的增加降低了近20dBμV/ m的CM噪聲。并且EMI性能也通過了CISPR25 C5標準。

圖4 CISPR25標準下的噪聲特性（帶CM和DM濾波器）

3、優化PCB布局布線

（1）分析：優化前PCB大面積覆銅（GND）包圍著DM濾波器，并和Vin走線形成了一些寄生電容。這些寄生電容為高頻信號旁路濾波器提供了有效的低阻抗路徑。因此，為了最大限度地提高濾波器的性能，需要移除濾波器周圍所有的覆銅，如下圖左側的布線。

圖5 不同的PCB布線

（2）優化PCB后整體下降10db左右，可以通過測試，下圖是具體測試圖。

圖6 CISPR25標準下的噪聲特性（帶CM和DM濾波器，不同布局）

2、增加屏蔽罩。

（1）分析：這是因為連接著GND的金屬屏蔽罩可以阻止噪聲向外輻射。圖7推薦了一種屏蔽罩的擺放方法。該屏蔽罩恰好覆蓋了板上所有的元器件。

圖7 帶屏蔽罩的PCB 3D模型

（2）顯示了增加濾波器和屏蔽罩之后的EMI結果。

如圖所示，整個頻段的噪聲幾乎都被屏蔽罩消除，EMI性能非常好。這主要是因為等效為天線的長輸入引線會耦合大量輻射噪聲，而屏蔽罩恰好隔絕了它們。在本設計中，中頻噪聲也會采用這種方式耦合到輸入引線上。

圖8 CISPR25標準下的噪聲特性（帶CM，DM濾波器以及屏蔽罩）

5總結

增加EMI濾波電路或者屏蔽罩都能有效的改善EMI的良好效果，只是我們在濾波器的應用場景和屏蔽罩的擺放位置還需要認真考量，良好的PCB設計能讓EMI整改事半功倍。