【经验】EMI辐射设计在汽车电子中的重点

时间： 2021-08-31 来源：韬略科技

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印刷电路板的布局是否合理将关系到所有电源的成败，影响着功能、电磁干扰（EMI）及受热表现。对于开关电源的布局并不复杂，通常只是在设计阶段没有充分考虑到。在使用时，EMI及功能都要求必须满足，因此对电源功能的稳定性有益的安排也常常有利于降低 EMI 辐射。

另外，一般我们为了实现均流及更大的输出功率去并联多个 DC/DC 开关模式稳压器时，会有潜在干扰噪声问题。假如每个稳压器都能以相似的频率工作，那么同一时间内稳压器产生的总能量便会集中在一个频率上。然而此能量的存在也成为一个让人担忧的问题，特别是该 PC 板以及其他系统板上其余的IC 相互靠得很近时，很容易受到这种辐射能量的影响。由于汽车系统是密集排列的，且常常靠近音频、RF、CAN 总线和各种雷达系统，所以个问题尤其麻烦。

在汽车系统中，散热及效率区域常采用开关稳压器取代线性稳压器。所以，开关稳压器一般是输入电源总线上的第一个有源组件，所以对整个的转换器电路 EMI 性能有明显影响。

辐射型和传导型是EMI 辐射的两种主要类型。传导型 EMI 取决于连接到一个产品的导线及电路走线。既然噪声局限于方案设计中特定的终端或连接器，那么通过前述的良好布局或滤波器设计，常常在开发过程的早期，就可以保证符合传导型 EMI 要求。

辐射型EMI通常指电路板上携带电流的所有组成部分都辐射一个电磁场。电路板上的每一条走线都形成一个天线，而每一个铜面都是一个谐振器。这里除了DC电压及正弦波外，任何信号都产生覆盖整个信号频谱的噪声。就算进行了仔细的设计，但在接受测试前，设计师也不会真正知道辐射型 EMI 有多么严重。

一般滤波器能在某个频率上或整个频率范围内衰减强度以降低 EMI。有部分通过空间辐射传播，所以可以增加金属屏蔽及磁屏蔽进行衰减。在 PCB 走线上的那部分可通过增设铁氧体磁珠和其他滤波器加以控制。大家要清楚EMI 是不可能完全消除的，但衰减到其他通信及数字组件能接受状态，还是没问题的。

实验表明新式输入滤波器组件的性能好于通孔组件。但是，此改进被开关稳压器工作频率的提高给抵消掉了。而更快速的开关转换也带来了更高的效率、最短接通和断开时间，因此产生了更高的谐波分量。在开关容量和转换时间等所有其他参数保持不变的情况下，开关频率每增大一倍，EMI 就恶化 6dB。宽带 EMI 的表现就像一个一阶高通滤波器一样，如果开关频率提高 10 倍，就会增加 20dB 辐射。

对于经验相对丰富的 PCB 设计师会把热点环路做到很小，且让屏蔽地层尽可能的靠近有源层。而热点环路的尺寸大小主要由引出脚配置、封装构造、热设计及去耦组件储存能量有着主要关系。

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