在設(shè)計(jì)新的電子產(chǎn)品時(shí)，你是否遇到過(guò)這樣的情況：產(chǎn)品在某些頻段下會(huì)對(duì)周?chē)脑O(shè)備產(chǎn)生干擾，甚至在EMC測(cè)試中未能通過(guò)？這很可能就是由于輻射EMI（電磁干擾）導(dǎo)致的。當(dāng)開(kāi)關(guān)電源中的電流變化產(chǎn)生未被控制的電場(chǎng)和磁場(chǎng)時(shí)，這些能量會(huì)以無(wú)線電波的形式向外輻射，影響周?chē)娮釉O(shè)備的正常工作。本文將詳細(xì)介紹輻射EMI的測(cè)試方法、產(chǎn)生原因及優(yōu)化策略。

1. 輻射EMI的測(cè)試介紹

輻射EMI測(cè)試旨在評(píng)估電子設(shè)備對(duì)外部環(huán)境的影響。測(cè)試的主要組成部分包括：

干擾源：受測(cè)設(shè)備（EUT）以及輸入輸出線。

耦合途徑：通常為空間耦合，涉及磁場(chǎng)或電場(chǎng)傳播。

敏感設(shè)備：根據(jù)不同測(cè)試頻段更換測(cè)試所用天線，常規(guī)天線包括單極（桿）天線、雙錐天線、對(duì)數(shù)天線和喇叭天線。根據(jù)不同的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，天線與受測(cè)設(shè)備的距離通常有1m、3m、10m等。

2. 輻射EMI產(chǎn)生的原因

輻射發(fā)射測(cè)試（RE）的優(yōu)化方式與傳導(dǎo)EMI的優(yōu)化方法基本相同。以下是輻射EMI產(chǎn)生的主要原因及其解釋：

2.1 斷續(xù)電流回路影響

對(duì)于輻射發(fā)射，需要兩個(gè)條件：激勵(lì)源和天線。針對(duì)DC-DC轉(zhuǎn)換器，輻射的激勵(lì)源與傳導(dǎo)相同，都是快速的斷續(xù)電流變化回路（di/dt）和電壓變化節(jié)點(diǎn)（dv/dt）。電壓變化節(jié)點(diǎn)主要對(duì)30MHz以下的輻射發(fā)射產(chǎn)生影響。

實(shí)際PCB走線（或鋪銅）總會(huì)帶來(lái)寄生電阻與寄生電感，統(tǒng)稱為寄生阻抗-Zx。寄生感抗值為jωL，因此當(dāng)頻率很高時(shí)寄生感抗值也會(huì)很高，此時(shí)Zx兩端會(huì)產(chǎn)生壓差，視為激勵(lì)源，輸入輸出線徑被視為天線發(fā)射輻射。同時(shí)，輸入回路組成環(huán)形天線，交變電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，輸入線徑作為天線發(fā)射輻射。

2.2 電壓變化節(jié)點(diǎn)影響

對(duì)于SW節(jié)點(diǎn)主要是快速電壓變化（dv/dt），此時(shí)向外發(fā)射電場(chǎng)信號(hào)，主要通過(guò)電感以及SW鋪銅作為天線對(duì)外進(jìn)行影響。由于容易被單極（桿）天線接收，此時(shí)主要影響30MHz以下的輻射發(fā)射測(cè)試。

3. 輻射EMI的優(yōu)化策略

3.1 斷續(xù)電流回路優(yōu)化

以BUCK電路為例，輸入回路所發(fā)射的磁場(chǎng)與電流以及輸入回路的面積成正比。輸入電流很難變小，因此盡可能減小輸入回路的面積是有效的手段。輸入電容應(yīng)盡可能靠近功率管和基準(zhǔn)地（續(xù)流管接地處），使輸入回路盡可能小，從而減少走線上的寄生阻抗，進(jìn)一步優(yōu)化。

盡量使用4層以上的PCB設(shè)計(jì)，并保證其中一層在斷續(xù)電流回路下是一整片的地。此時(shí)斷續(xù)電流回路的磁場(chǎng)在地上會(huì)出現(xiàn)相反的渦流相互抵消。同時(shí)整片的地通過(guò)打過(guò)孔可以方便最小回路的設(shè)計(jì)。增加共模電感（或輸入正負(fù)極增加相同電感），可以對(duì)走線寄生阻抗引起的激勵(lì)源起到抑制作用。

3.2 電壓變化節(jié)點(diǎn)優(yōu)化

對(duì)于電壓變化節(jié)點(diǎn)輻射優(yōu)化與傳導(dǎo)的優(yōu)化基本相同，鋪銅面積盡量小，盡可能選取屏蔽效果好的電感，選取小體積的電感等。如果因?yàn)楣β屎惋柡碗娏鞯南拗茻o(wú)法控制電感體積時(shí)，對(duì)開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)（鋪銅以及電感）進(jìn)行屏蔽是最后的解決方案。

4. 芯片選型對(duì)輻射影響

4.1 對(duì)稱設(shè)計(jì)的芯片選擇

選擇具有對(duì)稱設(shè)計(jì)的輸入腳的芯片可以優(yōu)化斷續(xù)電流回路。芯洲科技的SCT2434A/CQ、SCT2464Q等產(chǎn)品采用對(duì)稱設(shè)計(jì)，有效減少了磁感應(yīng)線的相互抵消。

4.2 抖頻功能

帶有抖頻功能的產(chǎn)品能夠?qū)⒛芰糠植嫉讲煌l率區(qū)域，顯著提升斷續(xù)電流回路和電壓變化節(jié)點(diǎn)的輻射性能。特別是在測(cè)試超出開(kāi)關(guān)頻率倍頻的頻點(diǎn)時(shí)，抖頻功能的效果尤為明顯。芯洲科技的40V和60V系列產(chǎn)品均配備了抖頻功能，幫助客戶更好地應(yīng)對(duì)EMI挑戰(zhàn)，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。

4.3 模組產(chǎn)品

在模組產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，集成電感和輸入小電容對(duì)優(yōu)化斷續(xù)電流回路和開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)鋪銅面積至關(guān)重要。芯洲科技推出的SCT2230M和SCT2160M模組產(chǎn)品不僅實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)鋪銅面積的最小化，還通過(guò)集成輸入小電容顯著優(yōu)化了斷續(xù)電流回路。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)理解輻射EMI的產(chǎn)生原因和優(yōu)化策略，設(shè)計(jì)師可以在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中采取有效措施，避免不必要的電磁干擾問(wèn)題。無(wú)論是選擇合適的芯片、優(yōu)化PCB布局，還是采用先進(jìn)的技術(shù)如抖頻功能，都能顯著提升產(chǎn)品的電磁兼容性。如需SCT2434A/CQ，SCT2464Q、SCT2230M和SCT2160M產(chǎn)品規(guī)格書(shū)、樣片測(cè)試、采購(gòu)等需求，請(qǐng)加客服微信：13310830171。