开关电源EMI预测与设计策略：传导降低方法详析

本文主要探讨了开关电源在设计阶段如何有效应对电磁兼容（EMC）问题，特别是传导电磁干扰（Conduction Electromagnetic Interference, CEMI）。文章首先强调了在传统EMC问题解决策略可能导致系统设计成本增加的情况下，提前考虑EMI预测的重要性，以避免后期可能的额外元器件添加和系统重新设计。 在开关电源设计中，PCB及其结构参数的提取和频域仿真被广泛应用。通过提取PCB上的寄生电感、电阻和杂散电容等参数，能够对传导EMI的传播路径进行精确分析。差模（DM）干扰主要由开关管的电压变化率（dv/dt）引发，通过火线和零线间的回路传播，形成不与地线形成回路的电流。共模（CM）干扰则由电流变化率（di/dt）引起，通过电源线与地之间的杂散电容传播，形成与地线共享的干扰电流，可能导致不易消除的串扰。 文章深入探讨了开关电源EMI的仿真分析，包括时域仿真和频域仿真。时域仿真通过建立完整的电路模型，如使用PSPICE或Saber等工具，可以分析DM噪声，但非线性元件和电路拓扑的动态变化可能会导致仿真不收敛。对于CM噪声，需要精确考虑到所有寄生元件参数的影响，以获得准确的频谱结果。 针对开关电源传导EMI的特点和分类，文章提出了针对DM和CM干扰的具体设计原则，比如优化电路布局、合理选择和配置屏蔽技术、采用低电感和低电容器件等方法来降低EMI水平。此外，还讨论了在EMI预测过程中需要注意的关键问题，如噪声源识别、抑制策略的选取以及仿真结果的验证。 本文通过对开关电源传导EMI的深入剖析，提供了一套从预测、分析到实际设计的全面策略，旨在帮助工程师们在设计初期就有效地管理EMI，降低设计成本，提高产品的电磁兼容性。