将汽车环境中的 EMI 降至最低第一部分

电磁兼容(EMC)一直是电动汽车(EV)以及混合电动汽车和(HEV)系统关注的主要问题。传统的内燃机(ICE)车辆本质上是机械的，而电子设备属于机械动力装置的配套。但是，EV和HEV却大不相同。使用高压电池，电动机和充电器将电能转换为机械运动。这些高压汽车系统很容易引起EMC问题。

然而PCB布局决定了每一个电源的成败。它设置功能、电磁干扰 (EMI) 和热行为。虽然开关电源布局不是一门“黑色”艺术，但在初始设计过程中往往会被忽视。然而，由于必须满足功能和 EMI 要求，有利于电源功能稳定性的因素通常也有利于其 EMI 辐射。还应注意，从一开始就做好布局不会增加任何成本，但实际上可以节省成本，无需 EMI 滤波器、机械屏蔽、EMI 测试时间和 PCB 板修订。

此外，当多个 DC/DC 开关模式稳压器并联以实现电流共享和更高的输出功率时，可能会加剧潜在的干扰和噪声问题。如果所有设备都以相似的频率运行(开关)，则电路中多个稳压器产生的组合能量然后集中在一个频率上。这种能量的存在可能会成为一个问题，特别是如果 PC 板上的其余 IC 以及其他系统板上彼此靠近并且容易受到这种辐射能量的影响。这在汽车系统中尤其令人不安，因为汽车系统中人口密集且通常靠近音频、射频、CAN 总线和各种雷达系统。

解决开关稳压器噪声排放问题

在汽车环境中，开关稳压器通常在重视低散热和效率的领域取代线性稳压器。此外，开关稳压器通常是输入电源总线上的第一个有源元件，因此对整个转换器电路的 EMI 性能有重大影响。

有两种类型的 EMI 辐射;传导和辐射。传导发射在连接到产品的电线和迹线上传播。由于噪声局限于设计中的特定端子或连接器，因此通常可以在开发过程中相对较早地通过良好的布局或滤波器设计来确保符合传导发射要求，如前所述。

然而，辐射发射是另一回事。板上所有承载电流的东西都会辐射电磁场。电路板上的每条走线都是天线，每个铜平面都是谐振器。除了纯正弦波或直流电压之外，任何东西都会在整个信号频谱中产生噪声。即使经过精心设计，在系统经过测试之前，设计人员也永远不会真正知道辐射发射的严重程度。在设计基本完成之前，无法正式进行辐射发射测试。

滤波器通常用于通过衰减某个频率或某个频率范围内的强度来降低 EMI。穿过空间(辐射)的一部分能量通过添加金属和磁屏蔽来衰减。通过添加铁氧体磁珠和其他滤波器来驯服 PCB 走线(传导)上的部分。EMI 无法消除，但可以衰减到其他通信和数字组件可接受的水平。此外，一些监管机构执行标准以确保合规。

采用表面贴装技术的现代输入滤波器元件比通孔元件具有更好的性能。然而，这种改进被开关稳压器的工作开关频率的增加所超越。由于更快的开关转换，更高的效率、更低的最小接通和关断时间导致更高的谐波含量。开关频率每增加一倍，EMI 就会恶化 6dB，而所有其他参数(例如开关容量和转换时间)保持不变。如果开关频率增加 10 倍，则宽带 EMI 的行为类似于具有 20dB 高发射的一阶高通。

精明的 PCB 设计人员将缩小热回路并使用尽可能靠近有源层的屏蔽接地层。然而，在去耦组件中充分储存能量所需的器件引脚、封装结构、热设计要求和封装尺寸决定了最小热回路尺寸。更复杂的是，在典型的平面印刷电路板中，30MHz 以上走线之间的磁耦合或变压器式耦合将减少所有滤波工作，因为谐波频率越高，不需要的磁耦合就越有效。