电源模块助力：简化开关电源的低EMI设计策略

在现代电子设计中，降低电磁干扰（EMI）是一项至关重要的任务，特别是在开关电源设计中。随着技术的发展，许多产品需满足严格的EMI标准以确保商业成功和合规性。开关电源因其内置电子开关而容易产生EMI，因为开关动作会创建瞬变电流和电压，这些变化会在电路中形成振荡，进而辐射电磁能量。 理解开关电源中EMI的关键在于认识到交流电在任何电导体中都会激发电磁场。电导体内的电容和电感形成共振电路，其工作频率取决于电路参数（电感L和电容C），公式为f = 1/(2π√(LC))。这个电路既是电磁能的发射源，也可能作为接收器，比如通过天线作用。 然而，开关电源的主要目的是进行电压转换，而非作为通信设备，因此其设计不应主要依赖于天线功能。如果设计不当，开关降压电源可能会产生有害的电磁辐射，干扰其他电子设备，如广播信号。 为了降低EMI，设计师需要遵循物理定律，采取一系列策略。首先，通过优化布局来减小电流环路，这意味着尽量避免在电路板上形成大的电流流动路径，这有助于减少辐射。其次，使用屏蔽措施，如金属屏蔽层，尽管成本高且空间占用大，但在某些关键应用中仍不可忽视。 电源模块，特别是集成控制器、高侧和低侧场效应晶体管（FETs）以及电感器的模块，是降低EMI的有效工具。模块化设计减少了外部组件间的连接，从而减少了辐射源的数量和强度。此外，模块通常具有内置的EMI滤波器，有助于抑制谐波和辐射。 在实际设计中，还要遵守国际无线电干扰特别委员会（CISPR）制定的标准，例如CISPR25针对汽车应用，CISPR22针对信息技术设备，这些标准为设计提供了明确的限制和指导。 通过深入了解物理原理，精心设计布局，选择合适的电源模块，并遵循相关的EMI标准，工程师可以在保证开关电源功能的同时，有效地降低其产生的电磁干扰，提升产品的整体性能和市场接受度。