簡(jiǎn)介

這篇系列文章的第 4 部分針對(duì)電源轉(zhuǎn)換器（特別是工業(yè)和汽車(chē)領(lǐng)域使用的電源轉(zhuǎn)換器）在開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生的輻射排放闡述了一些觀點(diǎn)。

輻射電磁干擾 (EMI) 是一種在特定環(huán)境中動(dòng)態(tài)出現(xiàn)的問(wèn)題，與電源轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的寄生效應(yīng)、電路布局和元器件排布及其在運(yùn)行時(shí)所處的整體系統(tǒng)相關(guān)。因此，從設(shè)計(jì)工程師的角度出發(fā)，輻射 EMI 的問(wèn)題通常更具挑戰(zhàn)性，復(fù)雜度更高，在系統(tǒng)主板使用多個(gè) DC/DC 功率級(jí)時(shí)尤為如此。了解輻射 EMI 的基本機(jī)制以及測(cè)量要求、頻率范圍和相應(yīng)限制條件至關(guān)重要。本文重點(diǎn)介紹這些方面的內(nèi)容，展示輻射 EMI 測(cè)量裝置以及兩個(gè) DC/DC 降壓轉(zhuǎn)換器的結(jié)果。

近場(chǎng)耦合

圖 1 概略介紹了噪聲源與受干擾電路之間基本 EMI 耦合模式特別是電感或 H 場(chǎng)耦合需要 di/dt 較高的時(shí)變電流源和兩條磁耦合回路（或帶有返回路徑的平行導(dǎo)線）。另一方面，電容或 E 場(chǎng)耦合需要 dv/dt 較高的時(shí)變電壓源和兩塊緊鄰的金屬板。這兩種機(jī)制均屬于近場(chǎng)耦合，其中的噪聲源與受干擾電路非常接近，可使用近場(chǎng)嗅探器進(jìn)行測(cè)量。

例如，現(xiàn)代電源開(kāi)關(guān)，特別是氮化鎵 (GaN) 和碳化硅 (SiC) 基晶體管，其輸出電容 COSS 較低，柵極電荷 QG 較少，能夠以的 dv/dt 和 di/dt 轉(zhuǎn)換率進(jìn)行開(kāi)關(guān)。相鄰電路發(fā)生 H 場(chǎng)和 E 場(chǎng)耦合以及串?dāng)_的可能性很高。然而，隨著互感或電容減小，耦合結(jié)構(gòu)的間距增大，近場(chǎng)耦合顯著減弱。 

遠(yuǎn)場(chǎng)耦合

典型的電磁 (EM) 波以 E 場(chǎng)和 H 場(chǎng)組合的形式傳播。輻射天線源附近的場(chǎng)結(jié)構(gòu)為復(fù)雜的三維模式。從輻射源進(jìn)一步分析，遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域中的 EM 波由彼此正交并且與傳播方向正交的 E 場(chǎng)和 H 場(chǎng)分量組成。圖 2 展示了這種平面波，它代表輻射 EMI 的主要基準(zhǔn)，受到各種輻射標(biāo)準(zhǔn)的約束。