【经验】非隔离型降压转换器的设计案例之如何有效防止EMI——增加滤波器、电容器和缓冲电路

时间： 2020-01-29 来源：ROHM

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近年来，EMC可谓是电子设备的重要课题之一。世界各国对EMC都有限制规定，在进行设备设计时必须满足相关要求。在此之前，可以说是因为存在当开关电源散布噪声时将使设备的S/N降低，从而使设备无法满足规格要求的情况，因此必须采取噪声对策。另外，由于偶见混淆EMC和EMI等术语的情况，下面先整理一下这些术语。

・EMI（Electro Magnetic Interference）：电磁干扰
电波和高频电磁波成为噪声而影响电子设备等，或是会造成影响的电磁波。
－传导噪声：经由线缆和PCB板布线传导的噪声
> 差模（常模）噪声：发生在电源线之间，且传输方向和电流相同的噪声
> 共模噪声：透过金属外壳等，通过杂散电容等，回到信号源头的噪声
－辐射噪声：释放到空气中的噪声

・EMS（Electro Magnetic Susceptibility）：电磁敏感性
指即使受到电磁波的妨碍、干扰（EMI：传导噪声及辐射噪声）也不会引起损坏的能力与耐受性。

・EMC（Electro Magnetic Compatibility）：电磁兼容性
EMI＋EMS。辐射（Emission：排放，发射）对策和抗扰性（Immunity：耐受性）的兼容及其对策。

EMI从路径来看，分成传导噪声和辐射噪声，传导噪声根据传导方式，又可以再细分成差动模式噪声和共模噪声。

EMI对策

正如在上述术语解说中所述，EMI是会对其他电路造成影响的，因此，其对策的关键是防止产生噪声。产生噪声的主要原因是大电流开关的节点或线路。基本对策是增加起到阻抗匹配和旁路/滤波作用的电容器、电阻/电容电路。下面给出本设计案例的整体电路，看一下对策要点。

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・在输入端增加滤波器

输入电压是带有纹波的高电压，并通过内置MOSFET来高速ON/OFF,所以在输入端增加滤波器可降低噪声。

・在内置MOSFET的漏极－源极间增加电容器

即电路图中的C8。电容值需要47～100pF左右，耐压需要500V以上。这种做法可降低高速开关引起的OFF时的浪涌。另外也是一种缓冲方式。但是，会增加损耗，因此必须注意温度上升情况。

・给输出整流二极管D4增加RC缓冲电路

与D4并联增加C9：500V/1000pF、 R10：10Ω/1W左右。这种做法可降低ON/OFF时产生的尖峰电压，这与输入缓冲电路的思路相同。由于常数只是参考值，所以必须先确认实际噪声后再加以调整。

・在输出端增加LC滤波器

下方电路图是在输出端增加了LC滤波器的示例。L2是10µH，C10是10µF～100µF左右。输出电压中存在着取决于开关频率的纹波，以及谐波、电感和电容器所引起的噪声。当这些噪声造成困扰时，在输出端增加LC滤波器可有效解决该困扰。

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这些是主要的噪声对策。不论何种方式，都必须测量噪声，或至少确认噪声对设备造成的影响。准确测量噪声需要具备测量环境和装置。无法定量测量噪声值时，有时可以从设备的S/N等性能层面来掌握是否会造成影响以及影响的程度。

这里提到的对策，是属于电源电路结构上的噪声对策。噪声的产生也和PCB板布局、元器件配置、元器件性能等有关系。在某些情况下，可能需要将LC滤波器由简单的L型升级为π型或T型，或在电路板上设置屏蔽等。

此外，某些设备规格还必须符合噪声标准（比如国际无线电干扰特别委员会（CISPR）颁布的标准等）。当需要满足某些标准要求时，是需要从设计阶段开始就必须谨记的，这一点是非常重要的。

关键要点:

・作为EMI对策，可以尝试在输入端增加滤波器、给开关（D-S间）增加电容器、给输出整流二极管增加缓冲电路。

・针对输出噪声，可在输出端增加LC滤波器。

・PCB板布局的影响也很大，因此需要结合起来综合探讨。

该设计案例的其他文章可见：

ROHM为非隔离型降压转换器提供设计案例——电源IC BM2P094F的选择和设计

非隔离型降压转换器的设计案例之输出整流二极管 D4的选型

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2019年9月 - ROHM - 选型指南 - Vol.3.3 代理服务技术支持现货查询批量订货

RKX-EVK-001 and ROHM EVK EVB ROHM EVK HW User’s Guide

型号- RKX-A3-EVK-001,RKX-EVK-001

Dec.2023 - ROHM - 用户指南 - Rev.003 代理服务技术支持现货查询批量订货

ROHM-电阻器选型表

抗浪涌贴片电阻器(ESR):专为吸收电路中的浪涌电流设计，提供从1Ω至10MΩ的电阻值范围，适合用于保护电子设备免受电压突波的损害。大功率分流电阻器/低阻值金属板(GMR):适用于需要高功率处理能力的电路，具有较低的电阻值，有助于减少电路中的功率损耗。耐高压贴片电阻器(KTR):设计用于承受较高电压环境，具有较高的耐压性能，确保在高压应用中的可靠性。宽端子和厚膜大功率并联电阻器(LTR系列):拥有良好的散热性能，适合高功率应用，通过并联结构提高电流承载能力。电流检测用低阻值贴片电阻器/长边电极型(PML):专为电流检测设计，低阻值有助于提高检测精度，长边电极型结构有助于提高电流流通效率。电流检测用超低阻值贴片电阻器(PMR):提供超低阻值选项，适合对电流检测精度要求极高的应用，有助于最小化检测过程中的功率损耗。大功率分流电阻器/超低阻值金属板(PSR):适用于大电流电路，超低阻值有助于减少功率损耗，同时保持高功率处理能力。高抗浪涌贴片电阻器(SDR):相比ESR系列，提供更高的抗浪涌性能，适合用于对浪涌保护要求更高的场合。抗硫化贴片电阻器(SFR):采用先进的内部结构，提供优秀的硫化性能，适合在硫化环境下使用，保证电阻器的长期稳定性。电流检测用低阻值贴片电阻器(UCR):背面贴装结构有助于减少阻值偏差，适用于需要精确电流检测的应用。这些贴片电阻器的共同特点是它们都具备特定的设计和材料选择，以满足不同电子应用的需求，如抗浪涌保护、高功率分流、电流检测和耐高压等。通过精确的尺寸控制和额定功率，它们能够为电子设备提供必要的稳定性和安全性。

Temperature Coefficient

Operating Temperature

Package / Case

Supplier Device Package

Ratings

Size / Dimension

Height - Seated (Max)

Number of Terminations

ESR03EZPJ102

Anti-surge Chip Resistors

Automotive AEC-Q200, Pulse Withstanding

0.063" L x 0.031" W (1.60mm x 0.80mm)

0.022" (0.55mm)

选型表 - ROHM 立即选型

【选型】ROHM（罗姆）工业设备用产品选型指南（中文）

目录- 工业自动化产品框图能源框图基础设施框图推荐产品 IC产品电源管理传感器/MEMS 无线通信用LSI 存储器放大器/比较器电压检测器(复位IC)数据转换器/显示驱动器微控制器分立式元器件/模块产品功率元器件分立式元器件无源元器件（电阻器） LED/LED显示器无线通信模块型号索引

型号- BD7673AG,SMLEN3BC8T,BA4560RFVM,RBQ20NS65A,RFN20NS6S,BM2LB300FJ-C,BA4560RFVT,RASMID,BD7602GUL,RFUH20NS3S,BD82001FVJ-LB,SMF26V,MD56V72161C-XXTAP,RB058LAM150,SDR,BD50FA1MG-M,BD9109FVM-LB,RB088LAM-60,RB238NS150,SML-D12Y8W,BR25H128,SML-P11DT,VS17VUA1LAM,GMR50/5025,RFUH20NS4S,RGTH40TK65,STM 431J,SCT2280KE,BA82904YFVM-C,CSL1301R2T,ECO 200,BA2902YF-LB,BA4560YFV-M,RB298T100,BD46EXX1G-M,SMF24V,BU7250G,SML-D12U1W,BD71L4LG-1,BR25H160,SFR,BR25A512,RGCL80TK60,RGPR20BM36HR,BD12732FVM,BD12732FVJ,PTM 330,BU7251SG,BA2901YFV-M,BU21181FS,BU7251G,BD87A34FVM,BU7462FVM,BD12732FVT,BD52XXG-2C,LM2903F,RBR30NS30A,BU7291G,MD56V62161M-XXTAL42X,GSSSMR320,LM339F,MD56V72161C-XXTAL42X,BA2901YFV-C,BR93AXX-WM,BA2902SF,SMF22V,SML-D12Y3W,ML610400,BD2066FJ-LB,SCT2160KE,BAXXDD0T,SCM-013RT,LM2904F,BAXXDD0W,BU9829GUL-W,PTM 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2019年03月 - ROHM - 选型指南 - Ver.2.0 代理服务技术支持现货查询批量订货

FT200-ROHM 系列

型号- ML6104XXX,ML62Q12XXX,RX,ML6201XXX,ML610 系列,LPS620 系列,ML6205XXX,LPS610,ML62Q17XXX,LPS62Q1000 系列,LAPIS 系列,R8C,ML62Q15XXX,FT200-ROHM 系列,ML6103XXX,ML62Q13XXX,LPS610 系列,LPS62Q1000,ML6101XXX,LAPIS,M16C,FT200-ROHM,ML610,ML62Q16XXX,LPS620,ML62Q14XXX,RL78,ML62Q18XXX,78K0,ML610Q4XX

2024/2/22 - GALECOMM - 商品及供应商介绍代理服务技术支持现货查询批量订货

ROHM IGBT选型表

提供电压范围600-1800V，电流范围3-80A的IGBT单管（场截止沟槽型IGBT/Field Stop Trench IGBT）选型，8种行业标准封装，工业级和车规级产品。

产品型号	品类	电压（V）	电流(A)	封装	器件等级
RGS30TSX2GC11	Field Stop Trench IGBT	1200V	15A	TO-247N	Industrial Grade

选型表 - ROHM 立即选型

ROHM降压型DC-DC转换器IC选型表

从输入电压和输出电流的矩阵中可以轻松找到与规格要求相契合的电源解决方案。另外从快速响应控制和轻负载时效率改善模式中，能够选择符合要求的产品。

产品型号

品类

Grade

Integrated FET / Controller

Topology

Synchronous / Nonsynchronous

SW frequency (Max.)[MHz]

Light Load mode

PGOOD

Operating Temperature (Min.)[°C]

Operating Temperature (Max.)[°C]

选型表 - ROHM 立即选型

ROHM’s Product Longevity Program Enables Worry-free Adoption of ROHM Products

ROHM is working on a Product Longevity Program to eliminate these customer concerns, burdens, and risks as much as possible, allowing customers to select products with confidence.