131 1300 0010
? ? ? ? ? ? 從本文開始將圍繞“開關噪聲-EMC”這一主題，對開關電源相關的 EMC 及其對策等進行解說。計劃先介紹 EMC 相關的基礎知識，然后再探討噪聲對策相關的內容。EMC 是 Electromagnetic Compatibility（電磁兼容性）的縮寫，在日語中多用“電磁兩立性”或“電磁適合性”等字樣來表達，可能還有其他一些表述方式。意為“不對其他設備產生電磁干擾，即使受到來自其他設備的電磁干擾仍保持原有的性能”，因需要兼備兩種性能而被稱為“電磁兼容性”。“不對其他設備產生電磁干擾”是指如果沒有意識地確保這一性能就會給其他設備帶來電磁干擾。EMI（Electromagnetic Interference）是表示電磁干擾（電磁干涉、電磁妨礙）的術語。由于發射電磁波會導致干擾，所以經常與Emission（輻射、發射）這一術語成對使用。從開關電源方面講，是指因開/關工作而產生開關噪聲。與之相反的“ 即使受到來自其他設備的電磁干擾” 相關的術語是 EMS（Electromagnetic Susceptibility）－電磁敏感性。EMS 多與 Immunity（耐受性、抗擾度、排除能力）成對使用。要求具備“即使受到 EMI，也不會引起誤動作等問題”的耐受能力。EMI 分為傳導噪聲（Conducted Emission）和輻射噪聲（Radiated Emission）兩種。這兩個術語在日文中用日語表達多于用英語縮寫表達。傳導噪聲是指經由線體或 PCB 板布線傳導的噪聲。輻射噪聲是指排放（輻射）到環境中的噪聲。對于這些噪聲，EMS 中分別都有抗擾度要求。
開關電源產生的噪聲
首先，使用同步整流型降壓DC/DC轉換器的等效電路來了解一下開關電流的路徑。
SW1為高邊開關，SW2為低邊開關。SW1導通（SW2為OFF）時，電流路徑是從輸入電容器到SW1、再經由電感L到輸出電容器。SW2導通（SW1為OFF）時，電流路徑是從SW2經由L再到輸出電容器。下圖表示這些電流路徑的差分，每當開關ON/OFF時，紅色線路的電流都會急劇變化。該環路的電流變化非常劇烈，所以會因PCB板布線電感而在環路內會產生高頻振鈴。
圖中表示構成電源電路的外置部件、實裝多層電路板的寄生分量及振鈴的關系。
紅色部分標出的是上圖所表示的電流在急劇變化的環路中的寄生分量。布線中存在布線電感，通常每1mm有1nH左右的電感。另外，電容器中存在等效串聯電感ESL，MOSFET的各引腳間存在寄生電容。因此，如紅框內的圖例所示，開關節點將產生100MHz～300MHz的振鈴。所產生的電流及電壓，可通過兩個公式求得。
此振鈴會作為高頻開關噪聲帶來各種影響。雖然有采取相應的措施，但由于無法從電源IC處去除安裝電路板的寄生分量，因此只能通過PCB板布局設計及采用去藕電容來解決。關于PCB板布局，在DC/DC轉換器的“PCB板布局”部分有詳細介紹，請參考。
關于差模噪聲和共模噪聲，請點擊這里了解詳情；關于串擾，在這里有詳細介紹。關于共模濾波器，將在后續章節進行介紹。
關鍵要點
?在開關時會產生急劇電流ON/OFF的環路中，會因寄生分量產生高頻振鈴＝開關噪聲。
?這種開關噪聲可通過優化PCB板布線等來降低，但即使這樣，殘留的噪聲也會作為共模噪聲傳導至輸入電源，因此需要采取防止噪聲漏出的措施。
