EMC传导路径上的祸害

EDN电子技术设计 · 公众号 · · 2024-11-19 15:04

正文

一前言

大家都知道，各个领域的产品在研发设计中会遇到令人十分困扰的 EMC问题，尤其是汽车电子领域。为了能将电磁干扰减到最小，研发硬件人员一般在设计原理图和绘制布局时，会通过调整开关转换速率以及降低高di / dt的环路面积来减小噪声源。

当然，在布局和原理图设计都非常谨慎的情况下却依然没有办法将传导 EMI降低到最低水平。这是为什么呢？因为噪声受电流强度的影响，最主要还受电路寄生参数的影响。我们在开关打开和关闭的动作时会产生不连续的电流，而这些不连续电流会在输入电容上产生电压纹波，从而增加EMI。

所以为了能够抑制传导发射我们需要采用一些其它方法。今天我们主要展示的是通过测试数据的 基频、超标的频点 进行判断，使用合理的滤波器来解决问题点。

二 问题描述

本次带来的是一款车载摄像头产品，下图是传导电压法的正极和负极的测试数据图，包含峰值和平均值测试曲线。其中，该被测系统主要采用DCDC降压芯片。

【芯片信息】：输入12V、输出3.3V、1.2MHz开关频率。

另外，图中显示的传导EMI标准是CISPR25 Class 3。

图1 CISPR25标准下的噪声特性（摸底数据）

图2 CISPR25标准下的噪声特性（摸底数据）

三 分析整改

从图中可了解到问题点是低频的数据超标严重，超标的点 M1为1.2MHz，通过排查发现是电源DCDC的问题，开关频率超标，由于是传导电压法测试，其辐射路径为电源线，我们可在路径上进行抑制辐射干扰。

我们可以采用增加电感电容组成二阶滤波来处理，而二阶滤波对应的是 40dB/十倍频，那么我们现在一起来算一下，1.2MHz的开关频率超标，为了达到最好的滤波效果，选用的LC滤波器需要选择多大的参数。

图3 各阶滤波对应的插入损耗

因为二阶滤波阶数是 40dB/十倍频，所以我们计算的时候，要把噪声频点频率fsw除10得到截止频率f，在使用22uH的电感，根据下面公式代入频率1.2MHz，可得电容约为80nF，所以选择了常用的82nF/100nF电容进行滤波，工程师们可以根据实际有的电感电容参数去进行搭配。整改措施如下图所示。

图4 谐振频率计算公式

图5 整改措施实物图

整改后可看出1.2MHz位置可改善18dB，使数据有5dB的余量，可通过测试标准，整改后测试数据如下图所示：

图 6 CISPR25标准下的噪声特性（整改后数据）

图 7 CISPR25标准下的噪声特性（整改后数据）

四总结

时钟与电源问题是我们EMC日常遇到最多的噪声问题，需要找到源头、路径，先确定问题点，可借助频谱仪、示波器等设备进行排查噪声源，借助工具准确无误地进行整改，并能选对参数进行滤波，这将使我们的整改事半功倍。

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