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在上一篇文章中，我們詳細討論了開關電源中傳導電磁干擾（EMI）問題，并分享了使用差模和共模濾波器、改進PCB布局等優(yōu)化方法。今天，我們將繼續(xù)深入探討另一種關鍵的EMI形式——輻射EMI。

你是否遇到過這樣的情況：設計了一款新的電子產品，但在某些頻段下，它會對周圍的設備產生干擾，甚至在EMC測試中未能通過？這很可能就是由于輻射EMI導致的。當開關電源中的電流變化產生未被控制的電場和磁場時，這些能量會以無線電波的形式向外輻射，影響周圍電子設備的正常工作。

一、輻射EMI的測試介紹

EMC三要素：干擾源、耦合途徑、敏感設備

干擾源：受測設備（EUT）以及輸入輸出線。

耦合途徑：多數為空間耦合，磁場或電場傳播。

敏感設備：天線，根據不同測試頻段更換測試所用天線，常規(guī)
天線包括：單極（桿）天線，雙錐天線，對數天線，喇叭天線。同時根據不同測試標準，天線與受測設備距離通常有1m、3m、10m等。

二、輻射EMI產生的原因

對于輻射發(fā)射測試（RE）的優(yōu)化方式，與傳導EMI的優(yōu)化方法基本相同。下面，我們來探討其緣由。

2.1 斷續(xù)電流回路影響

對于輻射發(fā)射需要兩個條件，激勵源以及天線。針對DCDC來說輻射的激勵源與傳導相同，都是快速的斷續(xù)電流變化回路（di/dt），以及電壓變化節(jié)點（dv/dt）。而電壓變化節(jié)點主要對30M以下輻射發(fā)射產生影響。

對于實際PCB走線（或鋪銅）總會帶來寄生電阻與寄生電感，此處我們統(tǒng)稱為寄生阻抗-Zx。寄生感抗值為jωL，所以當頻率很高時寄生感抗值將會很高，此時Zx兩端產生壓差，視為激勵源，輸入輸出線徑被視為天線發(fā)射輻射。

同時輸入回路組成環(huán)形天線，由交變電流產生磁場，由于電磁場區(qū)分點λ/2Π(λ為波長)，此時輸入回路的磁場主要對輸入線徑進行空間耦合，輸入線徑作為天線發(fā)射輻射。

2.2 電壓變化節(jié)點影響

對于SW節(jié)點主要是快速電壓變化（dv/dt）。此時向外發(fā)射電場信號，主要通過電感以及SW鋪銅作為天線對外進行影響。由于容易被單極（桿）天線接收，此時主要影響30MHz以下的輻射發(fā)射測試。

三、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)射的磁場與電流以及輸入回路的面積成正比，輸入電流很難變小，此時盡可能減小輸入回路的面積是有效的手段。輸入電容應盡可能與功率管和基準地（續(xù)流管接地處）足夠近，使輸入回路盡可能的小，此時走線上的寄生阻抗也會變小且進一步優(yōu)化，這與傳導發(fā)射中的優(yōu)化一致。

同時盡量使用4層以上的PCB設計。應盡量保證其中一層在斷續(xù)電流回路下是一整片的地，此時斷續(xù)電流回路的磁場在地上會出現相反的渦流相互抵消。同時整片的地通過打過孔可以方便最小回路的設計。

增加共模電感（或輸入正負極增加相同電感），此時會對走線寄生阻抗引起的激勵源起到抑制作用。

3.2 電壓變化節(jié)點優(yōu)化

對于電壓變化節(jié)點輻射優(yōu)化與傳導的優(yōu)化基本相同，鋪銅面積盡量的小，盡可能選取屏蔽效果好的電感，選取小體積的電感等。因為功率以及飽和電流的限制無法電感體積無法控制時，對開關節(jié)點（鋪銅以及電感）進行屏蔽是最后的解決方案。

四、芯片選型對輻射影響

4.1選擇具有對稱設計的輸入腳的芯片

如圖所示輸入回路的磁感應線會處于相反的方向進行抵消，從而優(yōu)化斷續(xù)電流回路。芯洲科技SCT2434A/CQ，SCT2464Q等產品是采用對稱設計的EMI優(yōu)化器件。

4.2 抖頻

帶有抖頻功能的產品能夠將能量分布到不同頻率區(qū)域，顯著提升斷續(xù)電流回路和電壓變化節(jié)點的輻射性能。特別是當測試超出開關頻率倍頻的頻點時，抖頻功能的效果尤為明顯。芯洲科技的40V和60V系列產品均配備了抖頻功能，幫助客戶更好地應對EMI挑戰(zhàn)，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。

4.3 模組產品

在模組產品設計中，集成電感和輸入小電容對優(yōu)化斷續(xù)電流回路和開關節(jié)點鋪銅面積至關重要。芯洲科技推出的SCT2230M和SCT2160M模組產品，不僅實現了開關節(jié)點鋪銅面積的最小化，還通過集成輸入小電容顯著優(yōu)化了斷續(xù)電流回路。目前，這些模組產品已經量產，為客戶提供高效、可靠的電源解決方案。

通過上述分析和優(yōu)化策略，工程師們可以更好地應對輻射EMI帶來的挑戰(zhàn)，確保產品的電磁兼容性。未來，隨著技術的進步，我們期待更多創(chuàng)新的設計方案出現，幫助解決日益復雜的電磁干擾問題。

你是否遇到過類似的輻射EMI問題？或者你有其他有效的輻射EMI抑制方法或案例分享？歡迎在評論區(qū)留言交流！