當更多的電子元器件進入汽車和工業產品中后，汽車電子系統和工業系統變得越來越復雜和密集，而且互連的程度也也來越高，因此如何降低電磁干擾（EMI）的影響成為了工程師在設計之初，就必須要考慮的因素。否則的話，設計后期就需要話費大量的時間和資金來解決EMI問題。

而開關電源（SMPS）幾乎是所有電子產品中都會用到電路之一，因為它可以提供比線性穩壓器更高的效率。但這個效率的提高是有代價的，開關電源中的MOSFET開關會產生大量的EMI，進而會影響電路的可靠性。

應對EMI挑戰的方法

那么有沒有什么辦法來降低EMI，以最大限度地減少開關電源對其他系統組件的干擾呢？德州儀器升壓與多通道DC/DC產品線副總裁兼總經理 Cecelia Smith女士表示，“德州儀器正在通過半導體、封裝技術的創新，及最全新的建模技術來幫助工程應對EMI挑戰。”

圖1：德州儀器升壓與多通道DC/DC產品線副總裁兼總經理 Cecelia Smith女士

她承認，在汽車和工業應用設計的電源系統中，滿足EMI的行業標準，降低傳導和輻射是工程師關心的關鍵問題之一。而電子設備的增長以及DC/DC開關速度的提高，對電源設計工程師提出了新的挑戰。

因此，Cecelia Smith提出了兩個應對EMI挑戰的策略。

第一，減少無源濾波器，它通常是降低EMI最關鍵的器件，TI通過降低它的尺寸和成本，幫助工程師縮小EMI電源設計的尺寸。這里需要用到創新的擴頻技術和度異相開關技術。

第二，減少設計的時間和復雜性，包括集成旁路電容，集成有源EMI濾波器，以及更低寄生效應的封裝等。

Cecelia Smith同時還強調，TI在幫助電源工程師應對EMI問題所提供的支持，包括三個方面：一是Webench電源仿真工具；二是EMI板的使用文檔或者規格書會提供更為詳盡的EMI測試報告；三是可以給客戶提供在現場或在線的EMI測試幫助，包括一些EMI測試場地。

德州儀器(TI) 寬輸入電壓及降壓開關電源產品線經理Ganesh Srinivasan進一步指出，TI會在EMI方面進行持續投入。

第一是提供EMI測試的場地實驗室，客戶可以把他所需要測試的設備帶過來，在TI內部的測試場地里做CISPR 25或CISPR 32等EMI測試，TI也能夠提供一定的服務和技術上的支持；

第二，TI有一個非常強大的生態系統，這個生態系統可以在官網TI.com上找到EMI相關的設計，也可以提供Webench做EMI的模擬仿真，包括輸入濾波器的模擬。Webench也可以幫助工程師進行設計，網上會有TI的數據表、規格書和評估板的用戶手冊，都會包含這類產品EMI測試的最終結果，包括針對CISPR 25和CISPR 32的規范；

第三，客戶有其他的問題，也可以通過TI線上的E2E論壇來把他的問題發布出來，TI工程師會在線幫助他們解答這類EMI的問題。

圖2：德州儀器(TI) 寬輸入電壓及降壓開關電源產品線經理Ganesh Srinivasan

低EMI開關電源芯片

為了支持工程師縮減電源解決方案的尺寸，并降低其EMI影響，TI在4月7日推出了一款具有集成式有源EMI濾波器的先進DC/DC控制器LM25149-Q1及其工業版本LM25149。

據Ganesh Srinivasan介紹，有源EMI濾波器能夠檢測輸入端的噪聲和紋波電壓，在直流輸入母線上注入與其相位相反的電流，從而消除電流或電壓干擾，以降低EMI噪聲和紋波電壓。

LM25149既具有有源EMI濾波器(AEF)，同時也具備雙隨機展頻(DRSS)技術，Ganesh Srinivasan認為，這是另外一項EMI的創新，這兩者相結合可以在整個EMI測試頻段中提供業界領先的EMI性能。

DRSS這項技術結合了低頻三角調制以及高頻偽隨機調制這兩種調制方式，優化了低頻和高頻中EMI的性能。當使用這兩者技術，包括DRSS和有源濾波器之后，可以給用戶最高在400GHz的情況下帶來55 dBμV的降幅，進一步改善電源的EMI性能。

“EMI整個規格是非常寬的頻率范圍，通常是150KHz，到工業應用上是到30MHz，汽車應用上會到108MHz，對于DRSS這項技術，它能改善的頻段會是比較高頻的頻段，從10MHz往上。對于AEF來說它更多的是改善從150KHz到10MHz這個低頻EMI的干擾，通過結合AEF和DRSS，你就可以在整個EMI頻段上降低所有頻段的EMI干擾，從而更容易地通過EMI的測試。”Ganesh Srinivasan特別強調。

在Ganesh Srinivasan看來，這項技術給客戶能夠帶來的好處是，可以在保證原來EMI性能的同時大大降低輸入濾波器的大小，最高可以降低高達50%的占板面積和75%的體積。“客戶在使用這個產品時，既能保證有良好的EMI特性也能保證具有更小的電源尺寸。之前我們提到過，TI有非常完善的EMI生態系統，針對LM25149，我們提供了在線的用戶指南，包括客戶也可以在網上申請我們的LM25149評估板，它已經集成了AEF和DRSS這兩項EMI提升的功能。評估板的用戶指南同樣可以從網上下載。”他指出。

此外，TI還介紹了LMQ61460、TPS25850-Q1、LM5157-Q1、UCC12050等低EMI電源產品。

其中，LMQ61460的工業版本和汽車版本都已經正式發布，該芯片在封裝里集成了一個旁路電容，可以進一步降低電源帶來的EMI干擾。這款產品對EMI進行了優化，可以適用于各種工業或汽車應用，例如Type-C工業機器人，工業PC以及測試測量，或者醫用工業產品。主要的優勢是，LMQ61460提供了3V-36V的寬輸入電壓范圍，并且它可以接受最大到42V的瞬態輸入電壓。這款產品因為集成了輸入的旁路電容，它可以大幅度降低封裝里基線的電感，同時能降低它輸入的紋波，從而能夠提供更為良好的EMI表現。“這里強調的是，我們集成的輸入電容其實是個非常大的封裝創新，正因為集成了這樣的輸入電容，所以能夠進一步降低開關節點的振鈴，這可以帶來更好的EMI表現。”Ganesh Srinivasan表示。

TPS25850-Q1是一個雙端口、3A DC/DC充電端口控制器，這是一款具有2.2MHz開關頻率的電源方案，使得汽車工程師能夠簡單地實現充電方案。開關頻率運行在2.2MHz，可以大大地減少輸出的濾波電感，從而能給工程師帶來更為緊湊的電源解決方案。TI針對這款產品，為工程師提供400KHz和2.2MHz的參考設計。參考設計可以使得工程師復制并準確達到2.2MHz和400KHz頻率，從而能降低開關頻率所造成的干擾。

LM5157-Q1是非同步升壓轉換器，該產品同樣集成了雙隨機展頻的EMI技術，能夠幫助工程師滿足CISPR 25的EMI標準。這款產品同樣也提供2.2MHz開關頻率，能夠避免干擾AM頻段，并且滿足能縮小整個電源尺寸的解決方案。同時，該產品具有正負30%的頻率同步范圍，能夠簡化EMI的濾波器設計。LM5157能夠適用于各種應用中的各種拓撲，包括升壓、SEPIC或者反激式拓撲，從而能給客戶帶來更多樣的拓撲選擇；并且它也是低EMI的解決方案。

與前面介紹的非隔離電源解決方案不同的是，UCC12050是一顆隔離的500mW的隔離電源方案，它具有出色的EMI性能以及非常小的體積。該產品是第一個采用TI的集成變壓技術所開發出來的產品。它的應用非常廣泛，適用于工廠自動化、醫療設備、工業傳感器等等這些工業應用。這款產品的優勢是在于：

一，它優化并降低了內部變壓器一次到二次電容的電容量，通過這一點實現更好的EMI性能。
二，正是因為這顆產品集成了變壓器，所以它能夠提供一個非常高的功率密度，這樣能夠幫助工程師在需要隔離的工業應用中能夠提供更小的電源解決方案，縮小電源尺寸高達80%。
三，這款產品是支持寬溫工作范圍，并且它具有8mm爬電距離的增強型隔離，從而可以給客戶提供非常好的產品可靠性和保護性能。

結語

如今的EV/HEV，及燃油車，車身娛樂系統的功能越來越多，這意味著它包含了更多的電子元器件或電路在里面。而電源板上的電子元件越多，就需要工程師去設計更為緊湊的電源方案以得到多樣化的功能。而更高的開關頻率，能夠大大減少在設計電源時的電源尺寸和大小，能在一塊板子上放入更多的解決方案，但同時高頻帶來了更多EMI問題，因此工程師需要更低EMI的電源產品解決方案。上面提到的這些產品或許對您有所幫助。

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