噪聲處理實例：降低BOOST輻射EMI

來源：EMC容冠電磁更新時間：2024-07-21 閱讀：

本節(jié)從一些實例出發(fā)，理論結合實際來進一步探討電源噪聲處理的方式選擇和效果評估。

01 Boost型DC-DC輻射EMI分析

圖1是典型的同步Boost電路，由輸入電容Cin，電感L，開關器件Q1、Q2以及輸出電容Cout組成，同時形成4個回路。

Loop2和Loop3為開關電流斷續(xù)回路，具有高di/dt和dv/dt，因此SW節(jié)點振鈴明顯。Loop1和Loop4雖然是存在反復充電放電，但卻是電流連續(xù)回路，電感電流連續(xù)，高頻噪聲主要來源于SW節(jié)點開關高頻噪聲的傳導，由于Q2電流斷續(xù)（Boost的特征），Cout的容值大小以及位置決定了Loop4中Vout節(jié)點高頻噪聲幅值。

圖1 BOOST開關回路分析

圖2為SW節(jié)點典型的開關波形（輸出僅放置Bulk電容），SW開關節(jié)點振鈴幅值高達10V，震蕩頻率為200MHz左右。

圖2 SW開關節(jié)點波形

圖3是對應于圖2的實際輻射EMI測試結果，采用3m方法，藍色為垂直方向，紅色為水平方向。測試結果顯示噪聲在頻域上的峰值在200MHz附近，與時域測試結果圖2吻合，因此抑制輻射EMI峰值意味著需要大幅度降低SW節(jié)點的振鈴幅值，以及振鈴周期數(shù)。

圖3 輻射EMI測量幅值（CE測試標準）

02 BOOST輸出電容選擇

如圖1所示，Boost的Cout選擇有幾個關鍵考慮點：

1、輸出紋波幅值；

2、系統(tǒng)穩(wěn)定性需求；

3、SW節(jié)點的振鈴幅值；

4、輸出電容耐壓等級（陶瓷電容容值隨耐壓增加而衰減）。其中1、2、3、4與SW節(jié)點振鈴幅值，輻射EMI息息相關。

圖1中輸出回路3（包含Q2、Cout）是斷續(xù)回路，必須連接一個100nF-1uF去耦電容，該去耦電容對于降低SW振鈴幅值有著關鍵作用。

為了獲得低的輸出紋波，建議選擇低ESR陶瓷電容，通常3~4顆22uF的X5R電容可以滿足大多數(shù)應用，更大的容值有利于輸出電壓動態(tài)響應。鑒于陶瓷電容隨著電壓增加，容值減小的特性，建議選擇電容耐壓時考慮留有足夠的裕量。例如輸出電壓12V，建議至少選擇20V或者25V耐壓電容以維持足夠有效的電容值。

根據(jù)輸出紋波幅值要求，可以利用如下公式計算最小需求電容值Cout。