【经验】传导EMI抑制-π型滤波器设计
1. 传导电磁干扰简介
在开关电源中，开关管周期性的通断会产生周期性的电流突变（di/dt）和电压突变(dv/dt)，周期性的电流变化和电压变化则会导致电磁干扰的产生。
图1所示为Buck电路的电流变化，在Buck电路中上管电流和下管电流是突变的。这些突变电流导致了电磁干扰的产生。
图 1 Buck电路中的电流变化
图2为Buck上管电流的频域分析图。电磁干扰出现在基波及其谐波频率处。这个噪声是开关电源特性所致，它的产生是无法避免的。因此需要π型滤波器对此干扰进行抑制。
图 2 Buck上管电流的频域分析
2. π型滤波器设计原理
图3为典型传导EMI测试架构， DUT为待测设备。LISN主要用测试中来隔离电网可能导致的高频干扰，从而使得EMI测量到DUT产生的真正EMI干扰。π型滤波器由滤波电感Lf，滤波电容Cf和阻尼电容Cd组成。Cin是DCDC的输入电容。π型滤波器是用来过滤DUT产生的EMI，以阻止DUT对电网的电磁干扰。
图 3 典型π型滤波器原理图
π型滤波器设计步骤如下。
1) 计算衰减倍数
在设计π型滤波器时，首先要确定衰减量|Att|_dB。
如果已经测过没加π型滤波器的传导EMI，只需用基波处最大干扰值V_noise减去相应频率EMI标准允许的最大dBuV噪声V_max即可。
|Att|_dB= V_noise-V_max
如果未测过没加π型滤波器的传导EMI，可以通过以下公式对衰减量进行估算。以下公式通过对开关电流进行傅里叶分解，得到预估的基波干扰量，然后再减去相应频率EMI标准允许的最大dBuV噪声V_max，得到预估衰减量。
|Att|_dB=20log((I/(π^2fsC_IN)sinπD)/1uV)-V_max
其中：
• V_max是EMI标准允许的最大dBuV噪声；
• C_IN是已有输入电容；
• D是占空比；I是输出电流;
• fs是开关频率。
2) 选择滤波电感Lf感值
电感Lf取值通常在1uH到10uH之间。可以根据情况进行电感值的选取。如果用于大电流应用中，可选取小电感来减小损耗。
3) 计算滤波电容Cf容值
电容C_fa值用于确保EMI滤波器的谐振频率至少低于十分之一开关频率。电容C_fb值用于确保EMI滤波器有足够的衰减量。选取C_fa和C_fb中更大的值作为滤波电容Cf容值。
4) 计算阻尼电容Cd容值
滤波电感Lf和滤波电容Cf组成的LC滤波器对传导噪声进行有效的抑制。同时，滤波电感Lf和输入电容C_IN也组成了一个LC滤波电路。这个LC滤波电路的输出阻抗（即π型滤波器在VIN点的阻抗）必须足够小，才能使π型滤波器不会明显影响开关电源的环路增益。LCR电路的Q值为L/C/R。要使π型滤波器对开关电源的环路增益尽可能小，则需增加阻尼电容C_d和ESR_d来降低LC的Q值。图４展示了不同C_d值对应的增益曲线，从中可以看出增加C_d可以使Q值减小。图5展示了不同ESR值对应的增益曲线，从中可以看出ESR的增加可以使Q值减小。
图 4 LC滤波中电容C_d对Q值的影响
图 5 LC滤波中电容C_d的ESR取值对Q值的影响
对于C_d和ESR_d值按照以下公式进行取值
阻尼电容C_d一般建议使用有较大等效串联电阻（ESR）的电解电容。除上述原因之外，C_d的ESR可避免DCDC输入产生振荡。DCDC在输入电压增加的时候，输入电流是减小的，因此可以等效为负阻抗电路。一个负阻抗电路与LC滤波器是十分容易振荡的，因此需要C_d有一定的ESR来避免输入产生振荡。
3π型滤波器应用实列分析
图6所示是芯洲科技SCT2450在车载导航产品上无π型滤波器的传导测试结果, 传导干扰超标主要在开关频率(fsw=850kHz)及其谐波频率处。由于传导EMI超标，需要使用π型滤波器进行优化。
图 6 无π型滤波器的传导测试结果
以下为π型滤波器计算步骤:
开关频率为850KHz，输入为12V，输出为5V,3A。输入电容为20uF。EN 55032在基波处的限制为45dBuV。已知量总结如下：
D=41.67%，fs=850kHz，C_IN=20uF，I=3A，V_max=45dBuV。
1) 计算衰减倍数
由图6可知基波的干扰最大值为90dBuV。我们目标通过π型滤波器将干扰降为V_max=45dBuV。因此衰减倍数为：
2) 选择滤波电感Lf感值
为减少电感带来效率损耗，选取Lf=1.5uH。
3) 计算滤波电容Cf容值
4) 计算衰减电容Cd容值
此处选用Cd=100uF，选用具有较大ESR的电解电容。
图7为使用上述参数的π型滤波器的仿真结果。可以看出在开关频率处，π型滤波器对干扰信号有高于40db的抑制效果。
图 7 π型滤波器增益曲线仿真
图8为使用上述参数的π型滤波器的实际测试结果。可以看出π型滤波器对传导干扰有明显的改善效果。
图 8 SCT2450 加π型滤波器后的传导测试结果
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产品型号
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品类
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最小输入电压（V）
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最大输入电压（V）
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ABS MAX VIN（V）
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连续输出电流（A）
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反馈电压（V）
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过流保护阈值（V）
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静态电流（uA）
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开关频率（Hz)
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软启动时间（ms）
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封装和管脚数
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SCT2221TVBR
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降压DCDC转换器
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4.2
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17
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18
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2
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0.8
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2.4
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265
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750K
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2.5
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TSOT23-6L
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选型表 - 芯洲科技 立即选型
芯洲科技DCDC转换器、栅极驱动器、LDO、控制器、PMIC、功率保护、buck变换器对照表
描述- 芯洲科技DCDC转换器、栅极驱动器、LDO、控制器、PMIC、功率保护、buck变换器对照表
型号- TPS5403,TPS54340-Q1 ,TPS5405,TPS563209 (SOT23-6),LM3478,JWH6346,TPS54260,PM8841D,TPS54140,MIC4426/MIC4423,IR4426S,IXDF504/IXDF604/IXDF402,FAN3223,SCT51240,LMR16030-Q1, LMR14030-Q1 ,TPS610891,SCT2630,MPQ2019,MPQ2029,,FAN3224,SCT2632,FAN3225,RT6365GQW,SCT2633,LM5157-Q1,UCC27523A,NSR33XXX,LM3481,MP2161A,TPS54561-Q1 ,MP1471 (SOT23-6),TPS563202,SCT71402,SCT71403,SCT2610QMRER,TPS54160-Q1, TPS54140-Q1 ,LM3481-Q1,LM3488,TPS563208 (SOT23-6),IR4427S,SCT55610,TC4426M,SCT71401,LMR14006,SCT2452C,TPS57160-Q1,TPM27524,SCT2620,TPS54140-Q1,MP2162A,SCT2622,ADP3625 ADP3635,MPQ20051,TPS54331DDAR,AP63356Q, AP63357Q,SCT2464Q,MK9218,UCC27524A,NSD1025-Q1,TPS7B81,TPS54240,TPS54361,TPL740,TPS54560-Q1, TPS54540-Q1 ,SCT12A0,MP1470 (SOT23-6),MP1653,TPS54260-Q1,TPS7B82,SCT12A6,IR4428S,TPS54360,LMR16006Y-Q1,WL2836D,TLV700-Q1,ISL89163,MPQ2013AGG,SCT2650,TPS7B82-Q1, TPS7B69-Q1, MPQ2019,LM51551,SCT2651,ISL89165,SCT2430QSTER,FAN3223C,RT6200,MAX5056/MAX627,SCT2601Q,LM51551-Q1,MP2178,TPS54231,MP2013AGG,SCT2450Q,TPS54233,TPS54540-Q1,MP2179,TPS7A6150,IXDI504/IXDI604/IXDI402,TLV733，MPQ8904，MPQ20051,SCT2632QSTER,SCT52240,SCT52241,TLV733-Q1,SCT52242,LM51561,RS3002,SCT81570,SCT2600Q,TPS7B69,MPQ8904,LM61460-Q1,TPS54560-Q1,LMR14030-Q1,LMR160006X,ET53318,MP20056,SCT2280,SCT2651QDRBR,LV2862,MPQ2002A,MP20051,LM61460-Q1,LM61460-Q1,TLV733,SCT71403Q,SCT2651Q,MP6530,MP9485,MP2172,MPQ2019,TPS562208 (SOT23-6),TLE42644G,SCT41100Q,TPS7B69-Q1,MPQ2013A,ADP3623 ADP3633,TPS7B82-Q1,SCT2601QTVBR,SCT2650Q,MP9486A,LM61460,MP2162,MCP14A0455,MP2161,SCT2432Q,SCT2600QTVBR,MP2143,LN20342Q1,MIC4427/MIC4424,LMR16030-Q1,LM51561-Q1,UCC27524A-Q1,LM3478-Q1,TPS784-Q1,TPS54160,TLV755,SCT2610,UCC27525A,SCT2612,2EDN7524F,TPS562209 (SOT23-6),TPS54340-Q1,RT6365GSP,MP2013,LM22676,TPS54561-Q1,LM22672,BD45XM5,SCT2432QSTER,ADP2302,MPQ2459-AEC1,LMR16006X-Q1,LM25145,SCT71402Q,NCP81071A,LM22670,SCT2601,LM5013,SCT2600,2EDN7523F,MP9453,LM5012,SCT2430Q,NCP81071C,NCP81071B,SCT2130Q,TPS54540,LM5017,SCT2650QSTER,SCT2A12,SCT2450QSTER,LMR16020,TLE4276,SCT1270,MP8904,TLV702-Q1,SCT81620/1/2Q,SCT2230,SCT81620,TPS4H160-Q1,TPS61089,LM5145,TPS61088,LM5146,TPL9052,SCT81623,SCT2434AQ/CQ,SCT81621,TPS563201 (SOT23-6),SCT2A00,SCT2434CQ,MP2002A,LMR16030,TPS54160-Q1,TPS54531,LM2675,TLE4264,SCT2631A,SCT71005,SCT2220,SCT2464,SQ33065,LM5156,LM5157,LM5155,MPQ2178,MPQ2179,SY8200,TPS54260-Q1、TPS54240-Q1 ,MP3431,TPS563200 (SOT23-6),LM74700,SCT2630A,SCT53600,TPS745-Q1,LV2842,SCT9330,SCT2130,TPS562231 (SOT563),SCT9325,SCT12701,MP1652 (SOT563),TPS784,MIC4604YM,SCT71405Q,NCP177,TPS563231 (SOT563),UCC27517A,LM5163,MAX5057/MAX628,LM5164,SCT81620Q,LM3488-Q1,TPS54240-Q1,TPS560430,MP2456,SCT2A22,TPS54331DR,MP2457,MP2451,SCT2A23,NCV8161,SCT2434AQ,SCT2A26,SCT82A30,SCT2A25,SCT9320,SCT9323,LMR16010,MP2459,MP3429,SCT2120,TLV704,LM3478/3481-Q1,TLV700,TLV702,SCT2260C,ADP3624 ADP3634 APD3654,MP1653 (SOT563)/MP9453,SCT81621Q,SCT2450CQ,FAN3111CSX,TPS54340,TPS562200 (SOT23-6),MP1477,SY8501,SY8502,WL2862E,1EDN7512B,FAN3100TSX,SCT44160A/B/CQ,SCT2430,SCT2432,SCT2431,SCT2433,MIC4428/MIC4425,ISL89400/1,RT6363GSP,SCT52A40,LN20542Q1,TPS745,MPQ2162A,LMR14050,AP63356, AP63357,IXDN504/IXDN604/IXDN402,LM74700-Q1,TPS5430,TPS562201 (SOT23-6),FAN3100CSX,TPS735-Q1,SCT81623Q,MP18021,SCT2420,SCT2422,LM5156-Q1,TPS7B86,RP111,SCT2230B/D,TLE4274GSV33,HIP2101,SCT2610Q,TPS54561,RT9508,SCT2120Q,TPS54560,SCT81570Q,RT6363GQW,TPS735,LM5155-Q1,SCT2400/1,AP64352,TPS1H100-Q1,LMR14020,TC4427M,UCC27200,UCC27201,TPS62822,LMR16006Y,TLE42344G,SCT2450,SCT44160Q,NCV4276,SCT2451,TPS54540-Q1 ,AP64352Q,SCT71005Q,TLE4264-2G,MAX5055/MAX626,SCT9431Q,SY8511,DRV8329,DRV8328,MP8756,LMR33630-Q1,LMR14030,TC4428M,SCT52240Q,LM34927,LMR33630-Q1,LMR33620-Q1,BD9G101G,SCT2632Q,SCT2620QMRER,SCT2620Q,SCT53600Q
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电磁干扰（EMI）在各个应用领域中都干扰着系统的稳定性和信号的完整性，在进行EMC的设计和提升时，还需兼顾系统鲁棒性，效率，成本，热和空间等因素。因此EMC设计和提升成为了开关电源系统设计中比较困难的一环。本文中芯洲科技将分析Buck电路中传导EMI的抑制。
工业产品选型Industrial Application Solutions 2024版
芯洲科技 - PWM控制器,降压变换器,异步降压DCDC转换器,高压LDO,摄像头PMIC,高性能LDO,DC-DC升压变换器,摄像头模组电源集成芯片,功率模块,DC-DC控制器,LDO,升压DCDC转换器,无线充电,SIC栅极驱动器,小功率直流电源模块,无线充PMIC,同步降压控制器,高效异步降压DCDC转换器,智能高边开关,IGBT驱动器,MOSFET驱动器,车载摄像头,ADAS PMIC,LDO线性调压器,IQ低压差调节器,SEPIC控制器,发射端专用标准PMIC,降压DCDC转换器,理想二极管控制器,低压LDO,负载开关,电子保险丝,SCT2A11,SCT2A12,SCT2A15,SCT9430,SCT9431,SCT9433,SCT2360,SCT2632A,SCT1270,SCT1271,SCT2230,SCT71405FXXB-STER,SCT81620,SCT51240,SCT2231,SCT2630,SCT71403FXX-TXER,SCT2430STER,SCT2632,SCT2A27/5,SCT2633,SCT81624,SCT81621,SCT71403,SCT2A00,SCT71005FXX,SCT63340,SCT44160,SCT2401F,SCT1270F,SCT71005,SCT71401,SCT2460,SCT2220,SCT2452C,SCT2462,SCT2464,SCT2620,SCT2622,SCT8162X,SCT12A0,SCT12A1,SCT12A2,SCT12A3,SCT9331,SCT2630A,SCT53600,SCT2130,SCT2650,SCT2330C,SCT9325,SCT2651,SCT71005FXX-DXAR,SCT71403FXXA-DVAR,SCT2233M,SCT71405A00-STER,SCT2A22,SCT2A21,SCT82A32,SCT63242,SCT2A23,SCT63241,SCT2A26,SCT82A30,SCT63240,SCT2A25,SCT82A31,SCT9320,SCT2A27,SCT52243,SCT2250,SCT2120,SCT2260A,SCT2361,SCT2450C,SCT52240,SCT52241,SCT52242,SCT71401FXX,SCT82A30/1,SCT2401,SCT2260C,SCT2400,SCT71403FXX-DTBR,SCT71005A02-DTDR,SCT12A5/6,SCT2434A,SCT2280,SCT2434C,SCT52250,SCT2430,SCT71401FXX-TYFR,SCT71203FXX-TWDR,SCT82630,SCT2432,SCT2A23A,SCT2434,SCT2433,SCT71010A00-DTBR,SCT2A25/6,SCT52A40,SCT939,SCT63240A,SCT63142,SCT61240,SCT63141,SCT63140,SCT930,SCT2433D,SCT71203,SCT2230C,SCT2230A,SCT2230B,SCT2421,SCT9336,SCT2420,SCT2A10A,SCT71403FXX-MTER,SCT9338,SCT2422,SCT2230B/D,SCT71401FXX-TYDR,SCT2450,SCT2331,SCT2452,SCT71402A00-DTBR,SCT2330,SCT2451,SCT71005FXX-TWDR,SCT2332,SCT71005FXX-DVAR,SCT2610,SCT2612,SCT2459,SCT2613,SCT71403FXX-DVAR,SCT71005A01-TWDR,SCT63042,SCT71401FXX-TWDR,SCT230,SCT2320,SCT2322,SCT71403FXX-TWDR,SCT2321,SCT2323,SCT2601,SCT2325,SCT2600,SCT71405A01-DTBR,摇头灯,POE交换机,电池,染色灯,高压伺服驱动器,GPS TRACKER,人机界面,工业物联网,GPS追踪器,低压伺服驱动器,优化器,工业,智能关断器,电池包,共享两轮车,组串式太阳能逆变器,光伏微型逆变器,HMI,充电桩,户外储能,BMS保护板,两轮车,新能源,舞台灯,DCS IO板卡,工控机,IPC
【应用】芯洲科技为智能座舱/ADAS/OBC提供车规级电源管理芯片，轻松解决EMI及过流保护等痛点问题
芯洲科技近期上线10多款车规电源芯片产品：LDO、降压变换器、升压/升降压/反激控制器、MOS管驱动、功率保护器件、集成PMIC产品等。为智能座舱/ADAS域应用、车载动力域、车身域等各类车载应用提供全方位的电源解决方案。
芯洲科技（SCT）产品系列和产品名称对照表
本资料详细列出了多个产品系列及其对应的名称和封装形式。产品涵盖LION、SHARK 2A、TIGER 5A、SHARK 3A、Sailfish Single、Sailfish Dual、Lion2、Dolphin、Manta、Giraffe、Ocelot、Cheetah、Seal、Bobcat2A、Bobcat3A等多个系列，每个系列下包含多个产品名称，如SCT12A0DHKR、SCT2320TVBR、SCT2450STER等，并标注了相应的封装形式，如DFN3.5x4.5-20L、FCTSOT236、ESOP8L等。
芯洲科技 - SCT2431STER,SCT2325TVBR,SCT2430STER,SCT2230CTVBR,SCT2439STER,3446A,SP1O10DHKR,SCT2250FPAR,SCT52241STDR,SCT9325STDR,SCT2A10STER,SCT52240STDR,SCT2280FPAR,SCT63140FMAR,SCT9336STER,SCT2431ASTER,SCT2220TVBR,SCT2331TVBR,SCT2339TVBR,SCT12A1DHKR,SCT2321TVBR,SP1M20TWBR,SCT52243STDR,SP1M15FIAR,SCT9338STER,SCT2330TVBR,SCT12A0DHKR,SCT2230TVAR,SCT12A2DHKR,GPMD3240A,SCT63240FIAR,SCT52242STDR,SN1M07STDR,SCT2329TVBR,SCT2220TVAR,SCT2320TVBR,SCT63241FIAR,SCT2400TVBR,SCT12A3DHKR,SP0M01TVBR,SCT2450STER,SCT2430ASTER,D9015,SCT2230TVBR,SCT2323TVBR,SCT2451STER,SP1N28STER,SCT9330STER,SCT51240TWBR,SCT2432STER,SCT2459STER,SCT2230CTVAR,SCT9339STER,SCT9320STDR,SCT2433STER
SCT2450Q 3.8V-36V Vin、5A、高效率同步降压DCDC转换器，频率可调
SCT2450Q是一款宽输入电压范围（3.8V至36V）、高效率同步降压DCDC转换器。它集成了48mΩ高压侧MOSFET和23mΩ低压侧MOSFET，采用峰值电流模式控制，支持脉冲跳过调制（PSM），典型静态电流仅为25uA，适用于轻载或待机状态下的高效能转换。
芯洲科技 - 同步降压转换器,高效率同步降压DCDC转换器,HIGH EFFICIENCY SYNCHRONOUS STEP-DOWN DCDC CONVERTER,SYNCHRONOUS BUCK CONVERTERS,SCT2450Q,SCT2450QSTER,SCT2450QSTE,INDUSTRIAL DISTRIBUTED POWER SUPPLIES,医用分布式电源,AUTOMOTIVE SYSTEM,汽车系统,USB充电,USB TYPE-C POWER DELIVERY,工业分布式电源,USB C型电源,USB CHARGING,MEDICAL DISTRIBUTED POWER SUPPLIES
【选型】国产DCDC SCT2450可P2P替换TI TPS54540，静态电流低至25μA
某客户研发一个工业IOT无线网关模块的项目，用到TI的电源芯片TPS54540DDA，因TI的交期比较久，本文推荐用芯洲科技的DCDC降压芯片SCT2450替换TPS54540。
【应用】车规级DC-DC芯片SCT2450QSTER用于车联网系统，最大输出电流5A
为实现汽车的车联网功能，需要在车上安装TCU作为车联网的控制单元，也是车载系统与外接信息交互的核心部分，本文介绍一款芯洲科技的DC-DC芯片SCT2450QSTER。
SCT2450CSTER PCBLIB&SCHLIB&INTLIB
芯洲科技 - 高效降压DCDC转换器,HIGH EFFICIENCY STEP-DOWN DCDC CONVERTER,SCT2450CSTER
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可定制射频隔离器/环行器（10M-40GHz），双工器/三工器（30MHz/850MHz-20GHz），滤波器（DC-20GHz），功分器，同轴负载，同轴衰减器等射频器件；可定制频率覆盖DC~110GHz，功率最高20KW。
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根据用户的接口模块，使用是德示波器及夹具查看实时眼图演示，测试USB/MIPI/DDR/SATA/HDMI协议,支持最高到1.2GHz的实时眼图协议测试。支持到场/视频直播测试，资深专家全程指导。
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