开关电源中控制EMI的方法有哪些

控制EMI的方法有许多种，包括屏蔽、滤波、隔离、铁氧体磁环、信号边沿控制以及在PCB中增加电源和GND层等等。就电源而言，传统方法是通过减慢开关边沿或降低开关频率。但是，这两种方法都会产生不良的影响，例如效率下降，最短接通和关断时间增加、需要采用大尺寸的解决方案等，而且EMI 滤波器或金属屏蔽等替代方案在所需的电路板空间、组件和装配方面增加了大量成本，并使热管理和测试复杂化。

开关电源产生的辐射一部分是传导发射，部分是辐射发射。因此，LED驱动器产生的电磁辐射既可以通过电源线传输，也可以磁耦合或容性耦合到相邻电路段中。这些辐射通常不会造成破坏，但可能导致相邻电路元件工作不正常。采取适当措施并使用外加的电源线滤波器，可以确定地减少传导发射。此类滤波器用于滤除共模或差模噪声。在这里，作用的频率范围通常低于30 MHz。但是，开发此类滤波器并非那么简单。滤波器通常针对特定频率范围进行优化。在其他频率范围，寄生效应以及其引起的器件特性变化可能会造成影响。

这种方式无法确定降低辐射发射，PCB走线及无源电路元件的寄生电感和电容的大小起着决定性的作用。通常频率在30 MHz以上至相应标准中规定的上限时，降低这些辐射发射非常困难，它需要丰富的经验和背景知识。特别是LED灯的驱动，辐射发射水平可能非常高。通常是驱动一串LED，此串联电路常常需要占用电路板上的大量空间。因此，其电路布局具有天线的特性。屏蔽电路复杂且昂贵，甚至因为光线无法穿过金属板屏蔽层，对LED甚至不能使用金属板屏蔽。因此，解决之道在于限制所产生的辐射发射量。

打铁还需本身硬，采用满足CISPR25EMI规格的LED解决方案，汽车中的大量电子产品必须具有合理的低电磁干扰，以避免妨害无线电接收、GPS 导航工具和其他形式的通信和广播。在该环境中通常使用开关模式稳压器，而且此类稳压器必须以减轻其固有噪声特性为目标来进行设计。要做到这一点并非总是轻而易举的，特别是因为汽车中电子产品的功率和数量不断地增加。

随着三电系统带来车内车外的照明系统变革，LED车灯光源成为汽车照明的不二选择，包括前照灯、日间行车灯、侧面指示灯和环境照明。其中前照灯组将远光灯和近光灯、昼间行驶灯，有时还包括信号灯和示宽灯整合为单个车前灯组。该灯组的组件会具有各不相同的电压和电流要求、拓扑、功率级别或调光功能要求。满足各种要求常常意味着需采用单独的驱动器解决方案。

使用多个驱动器不仅使物料清单和生产过程复杂化，而且还会导致难以满足EMI标准。每个额外的驱动器都会将其高频信号添加至交织混杂的EMI，从而使EMI认证、故障排除和缓解工作变得复杂。它必须具有小巧和通用的特点，以便容易地安装到灯组十分受限的空间之中，并产生极低的EMI，从而尽量地减少研发工作量并免除增设昂贵EMI金属屏蔽外壳的需要。而且，它还应该是高效率的。下面以ADI公司的同步、四开关降压-升压型LED控制器LT8391A为例，提供一种在满足所有上述要求的解决方案，并可驱动整个车前灯组，而且还是仅采用单个控制器。

LT8391ALED驱动器专为汽车前照灯而设计，它采用AEC-Q100组件并满足CISPR25Class5辐射EMI标准。扩展频谱频率调制降低了EMI，而且还在执行PWM调光的同时无闪烁地运行，而且仅需小型的电感器以及特别小的输入和输出EMI滤波器。对于2MHz转换器而言，不需要使用大型LC滤波器，而仅采用了小的铁氧体磁珠以降低高频EMI，这是极大的优势。如今，几乎所有照明应用都使用LED。在相对较短的时间内，它们已成为照明的首选。然而，在大多数应用中，LED不能单独实现其功能。LED 必须使用合适的电源运行。这种驱动电路自然应该尽可能高效，以降低能耗，这就是为什么开关模式电源主要用于此目的的原因。对于所有电源，无论类型如何，都应考虑电磁兼容性。在LED灯的情况下尤其如此。随着时间的推移，已经建立了各种测量标准， 评估， 和记录 LED 灯产生的干扰.

不受控制的电磁干扰会产生严重后果。就在最近，我亲身体验了其中之一。我的电动车库开门器上的一个旧的 E27 白炽灯泡烧坏了。在我用现代LED灯泡替换它后，灯又亮了。但是，我无法再用遥控器打开车库门。因此，LED灯的辐射发射一定对车库门的无线电电子设备造成了干扰。开关模式电源产生的辐射部分传导，部分辐射。因此，LED驱动器的电磁辐射可以通过电源线传输，也可以磁性或电容耦合到相邻的电路段中。这些辐射通常不具有破坏性，但它们可能导致相邻电路组件功能不正常。

因此，尽量减少产生的排放是有意义的，但在这方面必须满足哪些要求?欧盟的所有电气和电子产品都需要CE标志。CE标志证明产品符合欧盟安全，健康和环境保护规则。因此，允许在欧洲经济区内运输此类合规设备。在世界其他地区，还有其他与辐射发射有关的重要要求。例子包括UL，CSA等。有许多专门与LED灯的安全性和排放相关的标准。一个主要的是CISPR 11。CISPR 代表 国际无线电干扰特别委员会。还有许多其他规则和法规，包括ISO，IEC，FCC，CENELEC，SAE等，都基于CISPR标准。

通过使用额外的供应线过滤器采取适当的措施，可以预测地减少传导排放。这些滤波器设计用于解决共模或差模噪声。通常在这里起作用的频率范围低于30 MHz。然而，开发这些过滤器并不是那么简单。滤波器通常针对特定频率范围进行优化。在其他频率范围内，寄生效应和由此产生的所用组件行为变化可能会导致问题。例如，滤波器可以很好地减少100 kHz开关模式电源产生的辐射。但是，电源通常会产生很宽频率范围的辐射，尤其是在10 MHz以上。在这里，针对100 kHz优化的滤波器甚至可以通过寄生效应和谐振增加发射。

以这种方式无法预测地减少辐射发射。在这里，PCB走线的寄生电感和电容以及无源电路元件的能量含量起着决定性的作用。频率范围通常高于30 MHz，直至相应标准中规定的上限。减少这些辐射发射是非常困难的。它需要大量的经验和背景知识。特别是在LED灯的驱动中，辐射发射水平可能非常高。通常驱动一串 LED。这种串联电路通常需要在电路板上占用大量空间。因此，几何布置具有天线的特性，并且产生的发射被特别有效地辐射。屏蔽电路是复杂、昂贵的，而且，在LED的情况下，甚至不可能，部分原因是所需的光无法穿过金属板屏蔽。因此，解决方案在于仅产生少量的辐射发射。

在设计带电源的LED灯泡时，请注意以下有关电磁兼容性的可能性：在电源的所有输入和输出端添加滤波器，而不真正了解具体的排放。这通常会导致超大尺寸组件的高成本和更高的制造成本。重复使用经过验证的过滤器概念，而无需每次都调整过滤器。在这里，也可能会出现更高的组件成本，并且过滤器设计可能不是最佳的。委托专家提供过滤器设计。为此，外部专家也必须在正确的时间到场。这也会导致额外的成本。选择已经设计为最小辐射和最佳EMC行为的开关稳压器IC。在这种情况下，需要最少的过滤或不需要过滤。

在现代电子设备中，电磁干扰(EMI)是一个常见且棘手的问题，尤其是在显示屏的设计和应用中。EMI不仅会影响显示屏的正常工作，还可能导致信号失真、图像闪烁甚至设备损坏。因此，如何有效避免EMI干扰，成为了显示屏解决方案中的关键课题。本文将为您详细解析EMI干扰的来源及其解决方案，帮助您优化显示屏设计，提升用户体验。

EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)是指电子设备在工作过程中产生的电磁波对其他设备或自身造成的干扰。EMI可以分为两类：

传导干扰：通过电源线、信号线等导体传播的干扰。辐射干扰：通过空间传播的电磁波干扰。对于显示屏而言，EMI干扰可能导致图像显示异常、信号传输不稳定，甚至影响整个系统的正常运行。二、EMI干扰的主要来源电源噪声：显示屏的电源模块在工作时会产生高频噪声，这些噪声可能通过电源线传导到其他设备，或通过辐射干扰周围的电子元件。信号线干扰：显示屏与主板之间的信号线(如HDMI、DP、LVDS等)在传输高频信号时，容易产生电磁辐射，干扰其他设备。显示屏背光驱动：LED背光驱动电路在工作时会产生高频开关噪声，这些噪声可能通过辐射或传导方式干扰其他电路。外部环境干扰：显示屏周围的其他电子设备(如无线路由器、手机、微波炉等)也可能产生电磁辐射，干扰显示屏的正常工作。三、如何避免EMI干扰?

电源是EMI干扰的主要来源之一，因此优化电源设计是避免EMI干扰的关键。使用低噪声电源模块：选择具有良好EMI抑制性能的电源模块，减少电源噪声的产生。增加滤波电路：在电源输入端和输出端增加滤波电容和电感，有效抑制高频噪声的传导。合理布局电源线：电源线应尽量短且远离信号线，避免电源噪声通过辐射干扰信号传输。2. 屏蔽与接地屏蔽和接地是抑制EMI干扰的经典方法，尤其在显示屏设计中尤为重要。使用屏蔽罩：在显示屏的驱动电路和背光模块上安装金属屏蔽罩，可以有效阻挡电磁辐射。

合理设计接地系统：确保显示屏的接地系统良好，避免接地环路引起的干扰。可以采用单点接地或多点接地方式，具体根据设计需求选择。屏蔽信号线：对于高频信号线(如HDMI、DP等)，使用屏蔽线缆，并将屏蔽层良好接地，减少信号线的辐射干扰。3. 优化信号传输信号传输过程中的EMI干扰是显示屏设计中的另一个难点，优化信号传输可以有效减少干扰。差分信号传输：对于高速信号传输(如LVDS)，采用差分信号传输方式，可以有效抑制共模噪声，提高抗干扰能力。

减少信号线长度：尽量缩短信号线的长度，减少信号传输过程中的辐射干扰。使用EMI滤波器：在信号线上增加EMI滤波器，抑制高频噪声的传导和辐射。4. 背光驱动电路的优化LED背光驱动电路是显示屏中另一个容易产生EMI干扰的部分，优化背光驱动电路可以有效减少干扰。选择低噪声驱动芯片：选择具有良好EMI性能的LED驱动芯片，减少开关噪声的产生。优化PWM调光频率：PWM调光频率过高会产生高频噪声，适当降低调光频率可以减少EMI干扰。增加去耦电容：在LED驱动电路的电源引脚附近增加去耦电容，抑制高频噪声的传导。