浅谈EMI的概念和耦合类型

有限且不断缩小的电路板空间、紧张的设计周期以及严格的电磁干扰（EMI）规范（例如CISPR 32和CISPR 25）这些限制因素，都导致获得具有高效率和良好热性能电源的难度很大。在整个设计周期中，电源设计通常基本处于设计过程的最后阶段，设计人员需要努力将复杂的电源挤进更紧凑的空间，这使问题变得更加复杂，非常令人沮丧。为了按时完成设计，只能在性能方面做些让步，把问题丢给测试和验证环节去处理。简单、高性能和解决方案尺寸三个考虑因素通常相互冲突：只能优先考虑一两个，而放弃第三个，尤其当设计期限临近时。牺牲一些性能变得司空见惯；其实不应该是这样的。

本文首先概述了在复杂的电子系统中电源带来的严重问题：即EMI，通常简称为噪声。电源会产生EMI，必须加以解决，那么问题的根源是什么？通常有何缓解措施？本文介绍减少EMI的策略，提出了一种解决方案，能够减少EMI、保持效率，并将电源放入有限的解决方案空间中。

什么是EMI？

电磁干扰是会干扰系统性能的电磁信号。这种干扰通过电磁感应、静电耦合或传导来影响电路。它对汽车、医疗以及测试与测量设备制造商来说，是一项关键设计挑战。上面提到的许多限制和不断提高的电源性能要求（功率密度增加、开关频率更高以及电流更大）只会扩大EMI的影响，因此亟需解决方案来减少EMI。许多行业都要求必须满足EMI标准，如果在设计初期不加以考虑，则会严重影响产品的上市时间。

EMI耦合类型

EMI是电子系统中的干扰源与接收器（即电子系统中的一些元件）耦合时所产生的问题。EMI按其耦合介质可归类为：传导或辐射。

传导EMI（低频，450 kHz至30 MHz）

传导EMI通过寄生阻抗以及电源和接地连接以传导方式耦合到元件。噪声通过传导传输到另一个器件或电路。传导EMI可以进一步分为共模噪声和差模噪声。

共模噪声通过寄生电容和高dV/dt （C × dV/dt）进行传导。它通过寄生电容沿着任意信号（正或负）到GND的路径传输，如图1所示。

DifferenTIal-mode noise is conducted via parasiTIc inductance （magneTIc coupling） and a high di/dt （L × di/dt）。

差模噪声通过寄生电感（磁耦合）和高di/dt （L × di/dt）进行传导。

图1.差模和共模噪声。

辐射EMI（高频，30 MHz 至1 GHz）

辐射EMI是通过磁场能量以无线方式传输到待测器件的噪声。在开关电源中，该噪声是高di/dt与寄生电感耦合的结果。辐射噪声会影响邻近的器件。
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