学会这4招，轻松搞定开关电源EMI

何为干扰源？顾名思义就是产生电磁干扰的源头。一般分为内部干扰源和外部干扰源，其中内部干扰源包括开关电路、整流电路的整流二极管、杂散参数，外部干扰源包括电源干扰和雷电干扰。

那干扰源又是如何产生的？以开关电路为例，开关电路是开关电源的核心，同时也是主要干扰源之一，由开关管和高频变压器组成。

简单地说，由于开关管及其散热片与外壳和电源内部的引线间存在分布电容，其产生的du/dt具有较大幅度的脉冲，频带较宽且谐波丰富。当开关管负载为高频变压器初级线圈时属于感性负载，此时原来导通的开关管关断，高频变压器的漏感产生了反电势E＝-Ldi/dt，其值与集电极的电流变化率成正比，与漏感成正比，迭加在关断电压上，形成关断电压尖峰，从而形成传导干扰。当然不止开关电路，上述提到的整流电路的整流二极管、杂散参数等都是导致EMI的重要原因。

EMI问题说大不大，但如果不能及时发现并解决，后期想整改就要额外耗费大量时间和资金成本。特别对于部分中小型企业来说，异常繁琐的EMI整改可能会带来BOM成本等不菲的开销，更甚者会阻碍后期的设计进度。

因此，我们必须提高对EMI问题的重视程度，在设计之初就考虑EMI问题，而这关键之处就在于必须从源头入手解决，本篇文章就教你如何搞定开关电源EMI。

在开关电源设计中，PCB设计是关键一步，它对电源的性能、EMC要求、可靠性、可生产性都会产生很大影响。

一般来说，EMI线性正比于电流、电流回路面积以及频率的平方即：EMI=K*I*S*F2。I是电流，S是回路面积，F是频率，K是与电路板材料和其他因素有关的一个常数。该关系式表明减小通路面积是减小辐射骚扰的关键，换句话说，就是开关电源的元器件要彼此紧密排列。

因此，在PCB设计过程中，如果使用短而宽的PCB走线，就可以降低压降并极大限度地降低电感；同时通过使用高频开关优化元件布局。而对电源线执行此操作的一种好方法是将电源线和返回路径彼此重叠放置在PCB的相邻层上。

在开关电源设计中为提高功率密度，通常会选择开关频率更高的MOSFET，通过提高开关速度显著减小输出滤波器体积，从而在单位体积内实现更高的功率等级。

但随着开关速度的提高，功率开关管通/断时的du/dt也会随之升高，而这恰恰就是导致EMI的主要原因之一。不仅如此，高du/dt还会对电机绕组的绝缘产生不利影响，加速漆包线、绝缘环等绝缘件的老化，对电机的绝缘设计带来了新的挑战。因此，控制器件开关速度进而减小功率开关管通/断的du/dt也成为了抑制开关电源干扰的一项重要措施。

由此来看，如何选择MOSFET也是关键一步，贸泽电子在售的来自安森美(onsemi)的SuperFET^® V MOSFET就是很好的选择。

SuperFET是由Fairchild Semiconductor（2015年已被安森美收购）开发的一项针对R_DS(ON)降低而增加额外制造步骤的技术，SuperFET 器件可在小晶片尺寸，甚至在击穿电压达到600V的情况下，实现理想的低R_DS(ON)。换句话说，采用SupeRFET技术的器件封装尺寸能实现大幅减小。

2016年，Fairchild Semiconductor就推出了SuperFET III MOSFET系列。此次推荐的SuperFET V 是安森美专属的新一代高电压MOSFET，采用先进的电荷平衡机制，实现了出色的低导通电阻和更低门极电荷性能。作为第五代高压超级结（SJ）MOSFET，安森美的这款MOSFET具有出色的品质因数（FOM），不仅提高了重负载效率，还提高了轻负载效率。

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据了解，该系列器件有三个产品组，分别是FAST、Easy Drive和FRFET，可在各种不同的应用和拓扑结构中提供优于同类的性能，其中：

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该系列在使用18V栅极驱动器驱动时具有极优良的性能，但也适用于15V栅极驱动器，在提高功率密度的同时还能减少EON损失，可以应用于交直流转换、直流-交流转换、DC-DC转换等多个方面。

在EMI的频率范围内，常用的无源器件都不再被认为是理想的，它们的寄生参数严重影响着其高频特性。

从理论上来讲，寄生参数的提取精确度是通过仿真有效预测EMI水平的关键。虽然这对于结构简单的元件来说是很容易计算的，但是对于某些结构复杂的元件，例如多层板和直流母线等来说，并不能轻易得到。

因此，在选取元件时需要尽量选取寄生参数影响小的元件，比如电容的ESR和ESL、电感的寄生电容等要尽量小。此外，在设计滤波器的时候，也要考虑到PCB寄生参数对滤波器阻抗的影响，毕竟其本质也是增大对干扰的阻抗，使干扰无法通过传播路径。

R1、R2、C2、C4、LF1、LF2组成的π型滤波电路，是输入滤波电路，主要是对电网串入的电磁噪声进行抑制，防止对开关电源干扰，同时也抑制开关电源内部产生的高频噪声干扰电网，弱化电网的电磁污染。

由此可见，对敏感电路的保护也是解决EMI问题的不二选择，而这就对器件的保护功能提出了要求。以Monolithic Power Systems（MPS）的单片电源系统MP44019 CrM/DCM多模式PFC控制器为例，这款控制器使用极少的外部组件提供简化的高性能有源功率因数校正，并且提供非常低的电源电流，可实现低于50mW的低待机功耗。

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更重要的是，MP44019集多重保护功能于一体，包括过压保护（OVP）、二次过压保护（OVP2）、过流限制（OCL）、过流保护（OCP）、欠压保护（UVP）、 in（BI）和掉电（BO）、V_CC欠压锁定（UVLO）和过热保护（OTP）。

该器件通常可应用于AC-DC转换、DC-AC转换以及DC-DC转换等方面，并能在轻负荷下使用死区扩展技术来降低开关频率。此外，其在非连续传导模式（DCM）中，与传统的恒定准时控制（COT）相比，更是采用了可变准时控制来降低总谐波失真（THD）。