<h1>實用技巧：如何在降壓轉換器中減少電磁干擾（EMI）</h1> <br> <p class=bady>AN076</p> <br> <p class=bady>在開關模式降壓轉換器中，如何緩解電磁干擾（EMI）是一個常見的議題。EMI通常由高頻電流流動所引起。本應用筆記首先討論了由輸入電流引起的EMI問題，並提出相對應的解決方案，以及其他更多如何減少EMI的方法。在文末，也會介紹一種簡單的EMI測量工具的製作實用指南，以及如何有效利用這些工具進行測試的建議。</p> <br><br> <h2 id="__Bookmark__0">1 EMI的成因與解決</h2> <p class=MsoNormal>在開關模式降壓轉換器中，電磁干擾（EMI）主要是由於高頻電流在電路迴路中流動所引起的。</p> <br> <div class="tb-system"> <table class=MsoTableGrid border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 style='border-collapse:collapse;border:none'> <tr> <td width=337 style='width:252.7pt;padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt'> <p class=MsoCaption><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an076/html-images-zh-tw/image001_zh-tw.jpg" ><img width=305 height=166 id="Picture 3" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an076/html-images-zh-tw/image001_zh-tw.jpg" alt="Buck current loops1.JPG"></a></p> </td> <td width=343 style='width:257.5pt;padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt'> <p class=MsoNormal><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an076/html-images-zh-tw/image002_zh-tw.jpg" ><img width=337 height=174 id="Picture 13" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an076/html-images-zh-tw/image002_zh-tw.jpg" alt="Technical Document Image Preview"></a></p> </td> </tr> </table> </div> <p class=bady>圖1</p> <br> <p class=bady>輸入電流I1的dI/dt非常高，可能在廣泛的頻譜範圍內產生大量的電磁干擾（EMI）。如圖1所示，應盡可能地將面積 A1降至最小。Cin應盡可能地靠近IC的VIN引腳和GND引腳之間放置，詳見圖2。</p> <br> <p class=bady><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an076/html-images-zh-tw/image003_zh-tw.jpg" ><img width=509 height=189 id="Picture 19" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an076/html-images-zh-tw/image003_zh-tw.jpg" alt="一張含有 方案, 圖表, 螢幕擷取畫面, 電路 的圖片&#10;&#10;自動產生的描述"></a></p> <p class=MsoNormal>圖2</p> <br><br> <h2 id="__Bookmark__1">2 其他減少降壓轉換器中電磁干擾的方式</h2> <div class="tb-system"> <table class=MsoTableGrid border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 style='border-collapse:collapse;border:none'> <tr> <td width=347 style='width:260.45pt;padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt'> <p class=MsoNoSpacing><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an076/html-images-zh-tw/image004_zh-tw.jpg" ><img width=322 height=175 id="Picture 22" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an076/html-images-zh-tw/image004_zh-tw.jpg" alt="一張含有 文字, 圖表, 方案, 行 的圖片&#10;&#10;自動產生的描述"></a></p> <p class=MsoCaption>圖3</p> </td> <td width=456 valign=top style='width:342.0pt;padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt'> <p class=MsoNormal>如圖3所示，在Cboot與Rboot之間串聯一個電阻。Rboot減少了Q1的開關驅動電流，這增加了開關波形的上升時間，從而減少了開關電流的高次諧波。Rboot的值取決於高側MOSFET的大小。對於大多數應用，通常使用約5 ~ 10&#8486;。對於較小（Rdson較高）的MOSFET，允許使用較大的Rboot值。請注意，MOSFET開關的緩慢切換將增加開關損耗並降低效率。</p> </td> </tr> </table> </div> <br> <div class="tb-system"> <table class=MsoTableGrid border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 style='border-collapse:collapse;border:none'> <tr> <td width=347 style='width:260.4pt;padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt'> <p class=MsoNoSpacing><a name="_Toc60820261"><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an076/html-images-zh-tw/image005_zh-tw.jpg" ><img width=327 height=207 src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an076/html-images-zh-tw/image005_zh-tw.jpg" alt="一張含有 文字, 圖表, 方案, 工程製圖 的圖片&#10;&#10;自動產生的描述"></a></a></p> <p class=MsoCaption>圖4</p> </td> <td width=456 valign=top style='width:342.05pt;padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt'> <p class=MsoNormal>如可能，將RC抑制電路盡可能加在靠近開關節點和電源接地之間。</p> <p class=MsoNormal>Rs將對由MOSFET電容和開關迴路的寄生電感組成的寄生共振LC電路進行抑制，如圖4所示。Rs的最優值取決於總開關節點電容和寄生電感。Rs通常範圍從2.2&#8486;到10&#8486;。</p> <p class=MsoNormal>串聯電容器Cs的選擇為電路寄生電容的3 ~ 4倍。通常，470pF ~ 1nF就足夠了。</p> <p class=MsoNormal>放置RC 抑制電路後，一定要檢查電路的總功耗：轉換器效率會下降，尤其是在高開關頻率和高輸入電壓下。</p> </td> </tr> </table> </div> <Br> <div class="tb-system"> <table class=MsoTableGrid border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 style='border-collapse:collapse;border:none'> <tr> <td width=347 style='width:260.4pt;padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt'> <p class=MsoNoSpacing><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an076/html-images-zh-tw/image006_zh-tw.jpg" ><img width=311 height=221 id="Picture 8" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an076/html-images-zh-tw/image006_zh-tw.jpg" alt="snubber RL.JPG"></a></p> <p class=MsoCaption>圖5</p> </td> <td width=456 valign=top style='width:342.05pt;padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt'> <p class=MsoNormal>如圖5所示，將RL抑制電路與共振電路串聯。這將在共振電路中添加一小部分串聯電阻，足以提供一些阻尼。Ls可以是一個非常小的高頻磁珠，如BLM15AX100SN1或BLM15PG100SN1，並且必須具有足夠的輸入RMS電流額定值。Rs通常範圍從2.2&#8486; ~ 4.7&#8486;。</p> <p class=MsoNormal>RL 抑制電路必須靠近電源階段輸入節點放置，使輸入迴路保持足夠小。RL抑制電路的一個缺點是，它在開關迴路的高頻區域創建了阻抗Rs。在非常快的開關過渡期間，開關電流脈衝將在Ls//Rs上產生短暫的電壓故障，導致在電源階段輸入節點上產生一個小的電壓故障。添加RL抑制電路後，一定要檢查在最大負載開關時IC VIN節點上的電壓故障。</p> </td> </tr> </table> </div> <br> <p class=MsoNormal><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an076/html-images-zh-tw/image007_zh-tw.jpg" ><img width=700 id="Picture 5" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an076/html-images-zh-tw/image007_zh-tw.jpg" alt="Buck current loops3.JPG"></a></p> <p class=Figure>圖6</p> <br> <p class=MsoNormal>輸入濾波對於減少EMI非常重要。為了減少Cin通過的電壓降，請使用低ESR的MLCC類型並使用不同大小的多個電容器，如2x10&micro;F 1206和一個靠近降壓IC的22n ~ 100nF 0402或0603尺寸類型。為了減少輸入迴路中的噪聲，強烈建議在輸入線中添加額外的L-C濾波。當使用純電感為L2時，可能需要添加電解電容器C3來抑制任何輸入電源的振鈴信號並確保穩定的輸入電源。</p> <br><br> <h2 id="__Bookmark__2">3 自己製作簡單的EMI測量工具</h2> <p class=MsoNormal>我們可以使用一個小環形天線在PCB上進行近場EMI測量。使用一段薄的50&#8486;同軸電纜可以很容易地自行製作一個小型的電遮罩環形天線：見圖7。</p> <br> <p class=MsoNormal><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an076/html-images-zh-tw/image008_zh-tw.jpg" ><img width=597 height=126 id="Picture 9" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an076/html-images-zh-tw/image008_zh-tw.jpg" alt="loop tool.JPG"></a></p> <p class=Figure>圖7. 高頻電流環</p> <br> <p class=MsoNormal>環形天線可以連接到頻譜分析儀。通過在應用PCB上移動環形天線，可以看到哪些區域發出大量的高頻磁場。也可以將環形天線連接到示波器（終端為50&#8486;），示波器將顯示PCB某些區域的切換噪聲水平。通過將環形天線保持在固定的距離和位置，變更電路/PCB迴路，並且可以檢查輻射噪聲水平是增加還是減少。</p> <p class=MsoNormal>轉換器輸入線路中的高頻電流是輻射EMI的一個好指標。可以通過將幾匝線圈穿過一個EMI鐵芯，來製作一個高頻電流探頭：這些將形成一個高頻電流變壓器。其做法與環型天線的做法差不多，但需要將環形線圈3次穿過鐵芯。見圖8</p> <br> <div class="tb-system"> <table class=MsoTableGrid border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 style='border-collapse:collapse;border:none'> <tr> <td width=359 valign=top style='width:268.95pt;padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt'> <p class=MsoNormal><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an076/html-images-zh-tw/image009_zh-tw.jpg" ><img width=358 height=133 id="Picture 10" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an076/html-images-zh-tw/image009_zh-tw.jpg" alt="tool transformer.JPG"></a></p> </td> <td width=322 valign=top style='width:241.25pt;padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt'> <p class=MsoNormal><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an076/html-images-zh-tw/image010_zh-tw.jpg" ><img width=311 height=130 id="Picture 14" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an076/html-images-zh-tw/image010_zh-tw.jpg" alt="Technical Document Image Preview"></a></p> </td> </tr> </table> </div> <p class=Figure>圖8. 高頻電流探頭構造</p> <br> <p class=MsoNormal>現在可以將電纜穿過鐵芯來測量電纜中的高頻電流。電流變壓器輸出可以連接到頻譜分析儀或示波器（終端為50&#8486;）。為了避免共模電流從被測設備流動到測量設備，建議在電纜中添加一個共模電感：這可以通過將引入分析裝置的電纜多次穿過一個扣合式的EMI鐵芯來實現。輸入共模測量如圖9所示。</p> <br> <p class=MsoNormal><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an076/html-images-zh-tw/image011_zh-tw.jpg" ><img width=551 height=221 id="Picture 7" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an076/html-images-zh-tw/image011_zh-tw.jpg" alt="一張含有 文字, 圖表, 行, Rectangle 的圖片&#10;&#10;自動產生的描述"></a></p> <p class=MsoNormal>圖9</p> <br> <p class=MsoNormal>想要了解更多資訊，請閱讀完整版的應用筆記 <a href="http://www.richtek.com/Design%20Support/Technical%20Document/AN045?utm_source=DesignTip&amp;utm_medium=PDF&amp;utm_campaign=DT001" class="link">Reducing EMI in buck converters</a></p> <br><br><br> <table class="3-51" style="border: currentColor; border-image: none; width: 637.5pt; border-collapse: collapse;" border="1" cellspacing="0" cellpadding="0"> <tbody> <tr> <td style="border-width: 1pt 1px 1px 1pt; border-style: solid; border-color: rgb(0, 158, 184); height: 17pt; padding-right: 5pt; padding-left: 5pt; background-image: url(e); background-attachment: scroll; background-repeat: repeat; background-size: auto auto; background-origin: padding-box; background-clip: border-box; background-color: rgb(0, 158, 184);" colspan="2"> <span style="color: rgb(255, 255, 255);">相關資源</span> </td> </tr> <tr> <td style="border-width: 1pt 1px 1px 1pt; border-style: solid; border-color: rgb(0, 158, 184); height: 17pt; padding-right: 5pt; padding-left: 5pt; background-image: url(e); background-attachment: scroll; background-repeat: repeat; background-size: auto auto; background-origin: padding-box; background-clip: border-box; background-color: rgb(255, 255, 255);"> 立錡科技電子報 </td> <td style="border-width: 1pt 1px 1px 1pt; border-style: solid; border-color: rgb(0, 158, 184); height: 17pt; padding-right: 5pt; padding-left: 5pt; background-image: url(e); background-attachment: scroll; background-repeat: repeat; background-size: auto auto; background-origin: padding-box; background-clip: border-box; background-color: rgb(255, 255, 255);"> <a class="link" href="http://www.richtek.com/My%20Richtek/Newsletters" target="_blank"> 訂閱立錡科技電子報</a> </td> </tr> <tr style="height: 17pt;"> <td style="border-width: 1pt 1px 1px 1pt; border-style: solid; border-color: rgb(0, 158, 184); height: 17pt; padding-right: 5pt; padding-left: 5pt; background-image: url(e); background-attachment: scroll; background-repeat: repeat; background-size: auto auto; background-origin: padding-box; background-clip: border-box; background-color: rgb(255, 255, 255);"> 檔案下載 </td> <td style="border-width: 1pt 1px 1px 1pt; border-style: solid; border-color: rgb(0, 158, 184); height: 17pt; padding-right: 5pt; padding-left: 5pt; background-image: url(e); background-attachment: scroll; background-repeat: repeat; background-size: auto auto; background-origin: padding-box; background-clip: border-box; background-color: rgb(255, 255, 255);"> <a class="link" href="~/media/B9C99998F8E6492CB7791181090CCC43.ashx"> PDF 下載</a> </td> </tr> </tbody> </table> <br><br><br>

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