作者：Ling Jiang, Frank Wang, Keith Szolusha, and Kurk Mathews

來(lái)自開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的EMI被分解為輻射和傳導(dǎo)發(fā)射（CE）。本文重點(diǎn)介紹傳導(dǎo)發(fā)射，其可進(jìn)一步分為兩類(lèi)：共模（CM）噪聲和差模（DM）噪聲。為什么區(qū)分CM-DM？對(duì)CM噪聲有效的EMI抑制技術(shù)不一定對(duì)DM噪聲有效，反之亦然，因此確定傳導(dǎo)發(fā)射源可以節(jié)省抑制它的時(shí)間和金錢(qián)。本文介紹了一種實(shí)用的方法，用于將 CM 輻射和 DM 輻射與 LTC7818 受控開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的總傳導(dǎo)輻射分開(kāi)。了解CM噪聲和DM噪聲在CE頻譜中出現(xiàn)的位置，使電源設(shè)計(jì)人員能夠有效地應(yīng)用EMI抑制技術(shù)，從而從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間和BOM成本。

圖1.降壓轉(zhuǎn)換器中的CM噪聲路徑和DM噪聲路徑。

圖1顯示了典型降壓轉(zhuǎn)換器的CM噪聲和DM噪聲路徑。DM噪聲在電源線和返回線之間產(chǎn)生，而CM噪聲通過(guò)雜散電容C在電源線和接地層（如銅測(cè)試臺(tái)）之間產(chǎn)生流浪.用于CE測(cè)量的LISN位于電源和降壓轉(zhuǎn)換器之間。LISN本身不能用于直接測(cè)量CM和DM噪聲，但它確實(shí)測(cè)量電源和返回電源線噪聲——分別為圖1中的V1和V2。這些電壓在 50 個(gè)Ω電阻上測(cè)量。從CM和DM噪聲的定義（如圖1所示）可以看出，V1和V2可以用CM電壓之和和差（V厘米） 和 DM 電壓 （V分米），分別。這使我們能夠計(jì)算 V厘米來(lái)自 V1 和 V2 的平均值，以及 V分米作為 V1 和 V2 之間差異的一半。

測(cè)量CM噪聲和DM噪聲

T型功率組合器是一種無(wú)源器件，它將兩個(gè)輸入信號(hào)組合到單個(gè)端口輸出。0°合路器在輸出端口產(chǎn)生輸入信號(hào)的矢量和，180°合路器產(chǎn)生輸入信號(hào)的矢量差。1因此，可以使用 0° 合路器產(chǎn)生 V厘米和一個(gè) 180° 合路器以產(chǎn)生 V分米.

圖2所示的兩個(gè)組合器ZFSC-2-1W+（0°）和ZFSCJ-2-1+（180°）用于測(cè)量V厘米和 V分米從 1 兆赫到 108 兆赫。對(duì)于這些器件，頻率低于1 MHz時(shí)，測(cè)量誤差會(huì)增加。對(duì)于較低頻率的測(cè)量，請(qǐng)使用不同的合路器，例如ZMSC-2-1+（0°）和ZMSCJ-2-2（180°）。

圖2.0° 和 180° 合路器。

圖3.測(cè)量 （a） V 的實(shí)驗(yàn)裝置厘米和（b） 五分米.

圖4.用于測(cè)量CM噪聲和DM噪聲的測(cè)試設(shè)置。

測(cè)試設(shè)置示意圖如圖 3 所示。功率組合器被添加到標(biāo)準(zhǔn)CE測(cè)試設(shè)置中。電源線和返回線的 LISN 輸出分別連接到合路器的輸入端口 1 和輸入端口 2。對(duì)于 0° 合路器，輸出電壓為 VS_CM= V1 + V2;對(duì)于 180° 合路器，輸出電壓為 VS_DM= V1 – V2。

合路器V的輸出信號(hào)S_CM和 VS_DM必須在測(cè)試接收器中進(jìn)行處理以產(chǎn)生V厘米和 V分米.首先，功率組合器在接收器中補(bǔ)償了指定的插入損耗。二、自五厘米= 0.5 VS_CM和 V分米= 0.5 VS_DM，則測(cè)試接收器從接收信號(hào)中額外減去6 dBμV。補(bǔ)償這兩個(gè)因素后，在測(cè)試接收器中讀取測(cè)得的CM噪聲和DM噪聲。

CM噪聲和DM噪聲測(cè)量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

使用帶有雙通道降壓轉(zhuǎn)換器的標(biāo)準(zhǔn)演示板來(lái)驗(yàn)證此方法。該演示板的開(kāi)關(guān)頻率為2.2 MHz，而V在= 12 V， V輸出1= 3.3 V， I輸出1= 10 A， V輸出2= 5 V，和I輸出2= 10 A. 圖4顯示了EMI室中的測(cè)試設(shè)置。

圖5和圖6說(shuō)明了測(cè)試結(jié)果。在圖5中，較高的EMI曲線顯示了使用標(biāo)準(zhǔn)CISPR 25設(shè)置測(cè)量的總電壓方法CE，而較低的輻射曲線顯示了通過(guò)添加0°合路器測(cè)量的分離CM噪聲。在圖6中，較高的輻射曲線顯示了總CE，而較低的EMI曲線顯示了通過(guò)添加180°組合器測(cè)量的分離DM噪聲。這些測(cè)試結(jié)果符合理論分析，表明DM噪聲在較低頻率范圍內(nèi)占主導(dǎo)地位，而CM噪聲在較高頻率范圍內(nèi)占主導(dǎo)地位。

圖5.測(cè)得的CM噪聲與總噪聲的關(guān)系。

圖6.測(cè)得的DM噪聲與總噪聲的關(guān)系。

調(diào)整后的演示板通過(guò) CISPR 25 5 類(lèi)

根據(jù)測(cè)量結(jié)果，在30 MHz至108 MHz范圍內(nèi)，總噪聲發(fā)射超過(guò)了CISPR 25 Class 5的極限。通過(guò)分離CM和DM噪聲測(cè)量，似乎該范圍內(nèi)的高傳導(dǎo)發(fā)射是由CM噪聲引起的。添加或增強(qiáng)DM EMI濾波器或以其他方式降低輸入紋波是沒(méi)有意義的，因?yàn)檫@些緩解技術(shù)不會(huì)降低此范圍內(nèi)有問(wèn)題的CM噪聲。

因此，該演示板上實(shí)現(xiàn)了專(zhuān)門(mén)解決CM噪聲的方法。CM噪聲的一個(gè)來(lái)源是開(kāi)關(guān)電路中的高dV/dt信號(hào)。通過(guò)增加?xùn)艠O電阻來(lái)降低dV/dt可以降低噪聲水平。如前所述，CM噪聲通過(guò)雜散電容C通過(guò)LISN流浪.C 越小流浪，則在 LISN 中檢測(cè)到的 CM 噪聲越低。要減少 C流浪，開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的銅面積在該演示板上減少。此外，在轉(zhuǎn)換器的輸入端增加了一個(gè)CM EMI濾波器，以獲得高CM阻抗，從而降低進(jìn)入LISN的CM噪聲。通過(guò)實(shí)施這些方法，30 MHz至108 MHz處的噪聲降低到足以符合CISPR 25 Class 5的要求，如圖7所示。

圖7.總噪音得到改善。

結(jié)論

本文提出了一種測(cè)量和分離總傳導(dǎo)發(fā)射的CM噪聲和DM噪聲的實(shí)用方法，并通過(guò)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。如果設(shè)計(jì)人員可以分離CM和DM噪聲，則可以實(shí)施針對(duì)CM或DM的特定緩解解決方案來(lái)有效抑制噪聲?？傮w而言，這種方法有助于快速找到EMI故障的根本原因，從而節(jié)省EMI設(shè)計(jì)的時(shí)間。

審核編輯：郭婷