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✦ 重磅预告 ✦ 在信息化社会的浪潮中，无线通信技术作为连接世界的神经网络，其革新与发展始终牵动着全球科技脉搏。其中，MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）通信技术以其显著提升系统容量、可靠性和频谱效率的独特优势，已成为现代无线通信体系架构中的核心组成部分。与此同时，随着电子设备的广泛应用与密集部署，电磁环境日益复杂，电磁兼容（EMC）问题的重要性愈发凸显。 您是否对前沿的MIMO通信技术充满好奇？您是否在探索如何应对日益复杂的电磁环境挑战？ 在此背景下，德思特为广大科研工作者、工程技术人员以及行业人士量身定制、精心打磨出 前沿MIMO通信技术与电磁兼容测试线上研讨会 ，为测试人员提供领域内前沿的热点知识及解决方案，期待您与我们的共同学习和成长！ 4月24日15:30 前沿MIMO通信技术与电磁兼容测试 线上研讨会来袭！ 【联系小助手，立即预约直播间】 ✦ 课程预告 ✦ ✦ 精彩福利 ✦ #01邀请达人争夺赛 转发邀请给您的亲朋好友、行业同仁，截至研讨会开始前，邀请人数最多前五位均有超值红包！ 邀请人数最多的冠军将独揽100元现金红包 ，第二名50元，第三名30元以此类推。 *邀约人数需有效（射频微波行业人士）且填写信息无误 #02活跃客户答谢奖 每一个积极参与、乐于分享的您都值得嘉奖！在研讨会期间，如果您在与讲师互动Q&A环节提出了精彩的问题，或是在评论区勇于发表自己的见解，我们将在活动后选取最活跃观众，通过您在小鹅通留下的联系方式联系并送上 8.8/18.8/28.8元 的现金红包！

在开关模式降压转换器中，如何缓解电磁干扰（EMI）是一个常见的议题。EMI通常由高频电流流动所引起。本应用笔记首先讨论了由输入电流引起的EMI问题，并提出相对应的解决方案，以及其他更多如何减少EMI的方法。在文末，也会介绍一种简单的EMI测量工具的制作实用指南，以及如何有效利用这些工具进行测试的建议。 1 EMI的成因与解决 在开关模式降压转换器中，电磁干扰（EMI）主要是由于高频电流在电路回路中流动所引起的。 图1 输入电流I1的dI/dt非常高，可能在广泛的频谱范围内产生大量的电磁干扰（EMI）。如图1所示，应尽可能地将面积A1降至最小。Cin应尽可能地靠近IC的VIN引脚和GND引脚之间放置，详见图2。 图2 2 其他减少降压转换器中电磁干扰的方式 图3 如图3所示，在Cboot与Rboot之间串联一个电阻。Rboot减少了Q1的开关驱动电流，这增加了开关波形的上升时间，从而减少了开关电流的高次谐波。Rboot的值取决于高侧MOSFET的大小。对于大多数应用，通常使用约5 ~ 10Ω。对于较小（Rdson较高）的MOSFET，允许使用较大的Rboot值。请注意，MOSFET开关的缓慢切换将增加开关损耗并降低效率。 图4 如可能，将RC抑制电路尽可能加在靠近开关节点和电源接地之间。 Rs将对由MOSFET电容和开关回路的寄生电感组成的寄生共振LC电路进行抑制，如图4所示。Rs的最优值取决于总开关节点电容和寄生电感。Rs通常范围从2.2Ω到10Ω。 串联电容器Cs的选择为电路寄生电容的3 ~ 4倍。通常，470pF ~ 1nF就足够了。 放置RC 抑制电路后，一定要检查电路的总功耗：转换器效率会下降，尤其是在高开关频率和高输入电压下。 图5 如图5所示，将RL抑制电路与共振电路串联。这将在共振电路中添加一小部分串联电阻，足以提供一些阻尼。Ls可以是一个非常小的高频磁珠，如BLM15AX100SN1或BLM15PG100SN1，并且必须具有足够的输入RMS电流额定值。Rs通常范围从2.2Ω ~ 4.7Ω。 RL抑制电路必须靠近电源阶段输入节点放置，使输入回路保持足够小。RL 抑制电路的一个缺点是，它在开关回路的高频区域创建了阻抗Rs。在非常快的开关过渡期间，开关电流脉冲将在Ls//Rs上产生短暂的电压故障，导致在电源阶段输入节点上产生一个小的电压故障。添加RL抑制电路后，一定要检查在最大负载开关时IC VIN节点上的电压故障。 图6 输入滤波对于减少EMI非常重要。为了减少Cin通过的电压降，请使用低ESR的MLCC类型并使用不同大小的多个电容器，如2x10µF 1206和一个靠近降压IC的22n ~ 100nF 0402或0603尺寸类型。为了减少输入回路中的噪声，强烈建议在输入线中添加额外的L-C滤波。当使用纯电感为L2时，可能需要添加电解电容器C3来抑制任何输入电源的振铃信号并确保稳定的输入电源。 3 自己制作简单的EMI测量工具 我们可以使用一个小环形天线在PCB上进行近场EMI测量。使用一段薄的50Ω同轴电缆可以很容易地自行制作一个小型的电屏蔽环形天线：见图7。 图7. 高频电流环 环形天线可以连接到频谱分析仪。通过在应用PCB上移动环形天线，可以看到哪些区域发出大量的高频磁场。也可以将环形天线连接到示波器（终端为50Ω），示波器将显示PCB某些区域的切换噪声水平。通过将环形天线保持在固定的距离和位置，变更电路/PCB回路，并且可以检查辐射噪声水平是增加还是减少。 转换器输入线路中的高频电流是辐射EMI的一个好指标。可以通过将几匝线圈穿过一个EMI铁芯，来制作一个高频电流探头：这些将形成一个高频电流变压器。其做法与环型天线的做法差不多，但需要将环形线圈3次穿过铁芯。见图8。 图8. 高频电流探头构造 现在可以将电缆穿过铁芯来测量电缆中的高频电流。电流变压器输出可以连接到频谱分析仪或示波器（终端为50Ω）。 为了避免共模电流从被测设备流动到测量设备，建议在电缆中添加一个共模电感：这可以通过将引入分析装置的电缆多次穿过一个扣合式的EMI铁芯来实现。输入共模测量如图9所示。 图9 来源 立锜官网

现代电子设备的普及为人们带来极大便利的同时，也加剧了电磁环境的恶化。电磁干扰（EMI）是指由电磁波与电子器件之间相互作用而产生的干扰现象。 电子设备在工作时会产生电磁波，电磁波相互干扰会对敏感电路产生不好的影响，在严重的情况下会导致电路无法正常工作。这就是降低EMI能够提高系统稳定性的重要原因。 本文讨论了EMI如何影响消费类电子和敏感设备性能，例如家用电器，警报系统和车库门开启器。 如何优化EMI 在开关电源的设计中，电路设计和电路板布局是解决EMI问题的两个关键点。 在电路设计中，开关频率以及开关节点上的振铃（图1）会产生电磁干扰（ＥＭＩ）。 图一：典型开关电源应用电路 两种方式可有效优化EMI：开关频率控制法和防振铃控制法 开关频率控制法 通过延长开关节点的开关上升时间和下降时间来降低dV / dt变化速率，从而减少了EMI（见图2，图3，图4和图5）。 防振铃控制法 开关节点上的振铃会导致EMI问题的出现。 器件的振铃越多，EMI性能就越差（图6）。 在SW和GND之间增加一个1k Ω电阻（R）和另一个开关（S1）可减轻振铃。 在轻载的情况下，当HS和LS开关均关断时，S1导通，使L1的部分电流通过R和S1释放到GND（图7）。 图六： SW 处较多振铃（无防振铃控制） 图七：SW 处较少振铃（有防振铃控制） （测试条件：VIN = 12V, VOUT = 3.3V, IOUT = 10mA） 图8和图9展示了通过开关速度控制和防振铃控制而实现的EMI降低。 可改善 EMI 的 PCB 布局 开关电源的反馈信号是对电磁干扰非常敏感的模拟信号，并且容易受到其自身的开关信号的干扰。良好的布局可以减少这种EMI干扰，而不良的布局可能会产生较大的纹波，甚至会导致电源无法正常工作。 以下是通过元件放置和PCB布局实现更好的EMI性能的一些技巧： 将输入滤波电容靠近IC放置（图10）。 图十：输入电容靠近 IC 放置，电磁场更小 使用屏蔽电感 使用小的SW pad布局（图11） IC GND与系统GND使用单点连接 保持输入地和GND之间的连接尽可能短和宽 通过多个过孔或宽走线将VCC电容的接地连接到IC的接地 输入电容与IN引脚之间的连线尽可能宽且短 确保所有的反馈都直接连接且连线短 反馈电阻和补偿器件都尽可能的靠近芯片 将SW信号远离敏感的模拟信号，例如FB信号 针对消费电子及射频敏感类应用的优化 在这个电子设备遍布的世界中，从家用电器到消费电子产品和对射频敏感的设备（例如车库门开启器和警报系统），EMI现象都可能导致系统出现不必要的交互和操作问题。 MP2317系列通过优化EMI性能来解决此问题，同时MP2317系列拥有简单的封装且支持使用单层PCB板进行设计使制造更加简单和经济。 MP2317系列可以用作次级侧DC / DC变换器（图12）。 图十二：在空调中的应用 MP2317系列的主要特点： 7.5V 到26V大范围输入电压 150uA小静态电流 出色的负载线路调整率以及瞬态响应（图15） 效率最高可达96%，在12V转5V/20mA时，效率可达80%（图13） 全面的保护（过温保护OTP，低压保护UVLO，过流保护OCP）以提高可靠性和使用寿命 图十三：MP2317效率图 图十四：MP2317（U1）单层板布局图 (测试条件: VIN = 12V, VOUT = 5V) 图十五： MP2317 快速负载瞬态响应 (测试条件: VIN = 12V, VOUT = 5V, L = 10μH) 结论： 除了对电路的可靠性有着至关重要的EMI优化问题之外，电路的制造简便性也很重要。MPS的1A / 2A / 2.5A 26V高效开关稳压器-- MP2317 ，MP2344和MP2345系列，采用了小型6引脚SOT23封装和大引脚间距（0.95mm），这种封装方式能够使用单层PCB进行布局， 以此简化制造工艺以节省制造成本。 这个系列三个不同电流值的开关稳压器使用同一种封装且互相Pin-to-Pin兼容，系统工程师无需更改PCB即可灵活切换到不同电流值的开关稳压器上，从而节省设计时间和成本。 来源：mps

什么是EMI PCB设计？ PCB EMI 设计人员经常受到电磁问题的困扰。系统架构工程师仍应控制兼容性和电磁干扰。不幸的是，即使很小的设计问题也可能导致电磁问题。对于消费者来说，电路板设计的减少和速度的加快还存在更普遍的问题。 电磁兼容性 、电磁干扰和电磁敏感性是三个主要挑战。 电磁兼容性或 EMC 需要电磁能的产生、传输和吸收，通常使用不良的架构。 电磁入侵 (EMI) 涉及 EMC 的不良和有害影响以及环境影响的电磁干扰。过多的 EMI 可能会导致产品出现故障或损坏。任何 PCB 设计人员 都必须遵守 EMC、EMS 设计规则，以尽量减少 EMI 数量和影响。 PCB中的EMI和EMC是什么？ PCB电磁干扰 EMI 和 EMC 都是电子领域需要记住的重要事项。EMI 代表电磁干扰，是一种干扰大多数 电子设备 、材料和 射频系统 的电子发射。如果 EMI 小工具保护不当，它将无法工作。EMI 可以是人为事件或自然事件的产物。这两种电子设备都必须受到保护，以确保电气设备和材料免受电磁辐射。EMI 安全确保设备保持完整功能并不间断运行。如果某个部件容易受到干扰，它可能无法运行。 每个 电子 设备都会产生电噪声，从而中断电缆和电线并造成链接设备问题。EMC 是电磁兼容性的缩写，它是描述电磁环境中计算机或机制功能的术语。EMI和EMC的区别在于，EMI是辐射这个词，而EMC只是辐射设备的能力。 PCB中的EMI和EMS是什么？ EMI（电磁干扰）和 EMS（ 电磁敏感性 ）是辐射和传导的排放。EMI 和 EMS 是不需要的，越少越健康。EMC 认为电子系统不与其他设备通信。这也意味着该系统不受外部干预。 PCB EMS 流程包括多种不同组件的生产，包括工程设计、PCB 制造和安装、零件采购、 交钥匙 或盒装施工以及 实际测试 。 符合电磁干扰的 PCB 设计： 在 PCB 架构中使用最佳 EMC 实践可以确保以比替代 EMC 步骤慢得多的收敛速度符合 EMC 要求。何时命名符合 EMC 标准的 PCB 设计 ？好的，符合 EMC 要求取决于三个前景。 · 它不会损害其他过程。 · 它不应受到其他过程的污染。 · 最重要的是，它不会自扰。 PCB 设计的基础知识和实用知识： 电磁兼容性 （EMC）虽然有时被用作同义词，但实际上是对辐射和传导电磁干扰的规定，而弱 EMC 是 PCB 重组的关键原因之一。事实上，估计有 50% 的首轮主板陷入困境，因为它们要么排放不必要的电磁波，要么对不必要的电磁波敏感。 不过，并不是所有行业都有这样的损失率。这主要是由于某些行业（例如医疗和航空航天领域）的严格立法，或者生产的产品在设计时考虑了 EMC。例如，智能手机开发人员与无线网络息息相关，众所周知，无线网络可以最大限度地减少不必要的辐射的可能性。 最严重的 EMC 问题 是白色产品 PCB 设计人员的问题，这些产品包括烤面包机、冰箱和洗衣机，这些产品都加入了各种无线有线互联网设备。由于其潜在的大容量，重新旋转 PCB 也可能会导致产品发布延迟。更糟糕的是，产品召回可能会严重损害产品的形象和财务状况。 通过EMI、EMC、EMS可以推测PCB中的Noise Point： 有关 EMC 架构的数据并不缺乏，并且一些组织使用其内部 PCB 设计和 EMC 法规。其他渠道，例如监管机构、IC 供应商和消费者，可能会提供指导。然而，从表面上接受所有指示可能会导致过度防御性的 EMC 方法并导致项目延误。决定新设计的规则可以单独评估。也就是说，您的简单常识原则仍然适用。 例如，您可以抑制 PCB 上的噪声源。 · 保持时钟速度尽可能低，上升沿尽可能慢（在要求的范围内）； · 将时钟电路 放置在地板中间，除非时钟也必须放弃电路板（将其放置在连接 器 旁边）， · 安装电路板并熔化时钟上的晶体； · 保持时钟环路区域尽可能小 · I/O 驱动器位于信号 到达 和离开电路板的阶段附近。 电磁兼容与电磁干扰： PCB电磁敏感性 EMI 是由影响设备输出的电磁紊乱引起的干扰。EMI 可能是自然源，例如雷暴和太阳光，但其他计算机设备或电气系统通常可能更为重要。如果干扰发生在 射频 频谱中，通常被归类为RFI或RFI干扰。 EMC 计算系统在其公共操作区域中按预期运行的能力，而不影响其他设备在相同环境中按预期运行的能力。 电磁应用中的兼容性和失真是特别关键的设计问题。如果在产品生产的早期没有考虑到这些问题，则可能需要进行昂贵且耗时的产品改造，以符合 EMC/EMI 测试并避免产品故障或安全危害。 PCB 设计最大限度地降低风险： 如果对 PCB 进行改造，成本可能会高得令人望而却步，并导致市场延迟和客户缺乏兴趣。如果不考虑接地、滤波和屏蔽，产品设计就会很差（从 EMC 或 EMI 角度来看）。测试和现实世界中的产品故障将导致产品出现缺陷并且无法按预期运行。良好的产品设计融合了简单的 PCB EMC 概念，例如有效的保护、接地和屏蔽，可以在同一过程中提高电磁灵敏度并减少电磁辐射。 PCB 中的 EMI、EMC 和 EMS 测试： 在自动化设备中， 电磁辐射 是使用不同的 模拟 技术计算的。在EMC研究中，机器仿真也被视为基本解决方案。机器仿真是使用优化方法来准确计算关键参数来完成的。在电气环境中进行电磁辐射 测试 需要采取一些预防措施。 · 有限距离涉及场模拟用于计算整个高 功率 应用中常用的辐射方向图。 · 通过考虑电流模式天线 的阻抗和分散电路常数等因素来评估典型模式电流。 · 控制层和 接地层 之间的电气连接也会影响共模电流。 Raypcb 使用高端设备和我们的模型来测试 微带 结构电磁辐射的频率响应。我们认识到维持 EMI 的价值，因此我们提供物理观察和设计技巧，以确保您的电路安全和健康。 为什么跟踪电磁干扰很重要： 电磁骚扰源在我们周围无处不在，可以通过以下几种方式进行分类： · 电路所使用的电磁干扰是人为产生的。当然，另一方面，EMI 也可能源自环境条件，例如宇宙噪声和闪电。 · 连续干扰是一种发送恒定信号的 EMI 源，通常表现为背景噪声。脉冲干扰通常由开关设备、闪电和其他非恒定原因触发，是瞬态的。 · 无线电等窄带传输可能会受到振荡器和发射机的干扰，但这些信道通常会间歇性地影响频谱的某些区域。宽带干扰会影响电视等强数据信号，这些信号可能来自多个方向，包括电弧焊机和太阳噪声。 关键点： 电信号由许多预定义的 电子元件 组成。如果配置不正确，可能会出现多种EMI/EMC问题。PCB 各部件的设计对其 EMC 输出和产生的 EMI 量有重大影响。在开发 PCB 时，您必须了解每个变量的 EMI、EMC 和 EMS 影响。只有采用正确的 PCB 设计实践才能获得良好的 EMC 效率，设计人员必须消除中断源或保护电路免受其不利影响。最后，目标是确保 EMC 和 EMS 电路板的预期功能。 任何集成设备的电磁兼容性应与电磁噪声的产生、传输和接收相关。PCB 架构中的电磁噪声并不是一个受欢迎的特征。Raypcb 非常小心，当走线、电线甚至 PCB 一致操作时，信号不应相互冲突。 EMC 升级不会给精确PCB 配置 的成品带来额外成本，这就是为什么在最初的开发过程中建议这样做。

版图设计，电感下面怎么处理？针对不同类的产品，处理的方式也有所不同，一直以来，都是有不同看法的。 电感通过交变电流，电感底部铺铜会在地平面上产生涡流，涡流效应会影响功率电感的电感量，涡流也会增加系统的损耗，同时交变电流产生的噪声会增加地平面的噪声，会影响其他信号的稳定性。 在 EMC 方面来看，在电感底部铺铜，完整的地平面铺铜有利于 EMI 的设计；现在的电感的生产工艺升级，电感采用屏蔽型电感，泄露的磁感线很少，对电感的感量影响不大，还能有利于散热。 实际工作中又该如何去选择呢？ 工作中该如何选择，首先要了解电感的构造。我们常用电感有非屏蔽工字型电感、半屏蔽电感、一体成型电感。那它们有什么特点呢？ 工字型电感，磁路由磁芯和空气共同构成，其磁感线会完全暴露在空气中，没有任何的磁屏蔽。 半屏蔽电感，由其骨架结构可以看出，在工字电感的基础上，在电感外围增加了磁屏蔽材料。因为磁屏蔽材料的磁阻小，磁感线基本被锁定在导磁材料中，只有很少一部分的磁场会从气隙中泄露出来，所以能起到一定的屏蔽作用。 一体成型电感，在电感生产时将绕组和导磁材料一次铸造而成，内部只有很小的气隙，防止电感饱和，所以这种电感基本没有什么磁感线溢出。 实验非屏蔽工字电感和屏蔽电感铜皮对电感量的影响。 实验发现非屏蔽工字电感有铜皮的条件下，电感量有减小，而屏蔽型电感几乎没有影响。 那电感底部敷铜与否对电源有什么影响呢？ 思考这个问题前得先了解下涡流效应。磁感线由 N 到 S 级，存在交变磁场经过导体表面时，由电磁感应定律可知，在导体表面形成感应电流，感应电流产生的磁场方向总是会起到消弱原磁场大小的作用。 举例一个 Boost 升压 DC/DC 电路电流环路的情况，来聊聊电感底部敷铜对电源设计的影响。 当 Boost 升压正常工作时，电感中流过负载电流，形成回路。由于开关管的存在，电流是动态变化的，由此可形成电感的磁感线，在导体的表面部分磁感线回形成封闭的磁回路，部分磁路会形成漏磁溢出到空气中。如果电感底部没有敷铜时，从电感中溢出的磁感线会在整个电源系统中存在，使系统没有相对安静的空间，会造成 EMI 的性能下降。 如果电感底部敷上完整的铜时，在电感的底部平面会产生涡流效应，涡流会将抵消部分漏感产生的磁场，使得原漏磁感应线消弱。电感底部敷铜，产生的涡流就如同电磁屏蔽罩一样，阻断了磁感应线向下传播，因而可以将电感产生的高频磁场屏蔽在导体的一面，这样极大地减小高频磁场对空间中其他元器件的影响。 从两个角度来看，站在 EMI 的角度，建议敷铜；站在电感感量的角度，屏蔽型电感感量没有影响，所以也建议敷铜，而仅工字电感底部敷对电感感量有少许影响，所以在实际的工程中视情况而定。 在实际的 PCB 布局中，开关出的滤波器放在与电感相反的 PCB 平面，更有利于避免高频干扰滤波元器件，防止高频干扰通过线传输出去 . 关注公众号“优特美尔商城”，获取更多电子元器件知识、电路讲解、型号资料、电子资讯，欢迎留言讨论。