1.1 什么是EMI?

大家好，欢迎观看 TI 的 低 EMI 视频系列。

在本视频中， 我将简要介绍

电磁干扰的基础知识、

需要遵守的相关标准

以及 TI 的新一代 器件所采用的先进技术，

这些技术可以 帮助减轻 EMI

并提供一种不影响效率

或功率密度的 易用解决方案。

随着电子系统 越来越复杂，

许多电路被紧凑 封装到一起，

从而改善最终 解决方案的功能

并减小其尺寸。

让我们以这款 用于汽车驾驶员

监控系统的紧凑型 摄像机模块为例。

它包含一个 200 万像素的 成像仪、一个 4 千兆位/秒的

串行器和 4 通道 电源管理集成电路，

所有这些都封装成 很小的外形尺寸。

这种在复杂性和密度

方面的改进 存在副作用，

即成像仪和 信号处理元件等

敏感电路非常靠近 承载大电流和高电压的

电源管理 IC。

如果在设计这些系统时

没有足够注意，

将不可避免地导致 一组电路对敏感元件的

功能造成电磁干扰。

电磁干扰可能 表现为两种形式。

如图所示， 这里的敏感系统

是无线电装置，

它会通过导体受到 干扰电机的影响，

因为它们两者共享 同一个电源插座。

电机还通过 电磁辐射的形式

影响无线电的工作，

因为电磁辐射会 在空气中传播，

并被无线电天线接收。

当终端设备制造商集成

各种来源的元件时，

确保干扰电路

和敏感电路 共存的唯一方法

是建立一套通用规则，

将干扰限制 在一定水平，

并使敏感电路能够 承受这种水平的干扰。

这些规则的建立 基于业界通用规范，

例如汽车设备的 CISPR 25 规范

和多媒体设备的 CISPR 32 规范。

CISPR 标准对于 EMI 设计至关重要，

因为它们将决定 任何 EMI 缓解技术的

目标效果。

根据干扰模式， 这些标准分为

传导限值和辐射限值。

这里的条形图 和线形图表示

在通过被测器件的

标准 EMI 测量 设备进行测量时

可以容许的最大 传导发射限值。

辐射干扰限值 也有类似的标准，

如此图表中的 汽车设备所示。

有关确切标准 和测试方法的

更多详细信息， 请参阅显示的链接。

现在我们已经了解 通常需要遵循的

EMI 标准，下面 我们详细了解产生

EMI 的主要原因。

开关模式电源 (SMPS) 是现代电子系统中

最常见的电路之一，

与线性稳压器相比，

它在大多数 应用中能显著提高

效率。

但这是有代价的，

因为 SMPS 中的 功率 FET 开关是

EMI 的主要来源。

SMPS 中的开关性质

会导致输入电流 不连续、开关节点

边沿速率较快以及 由于电源环路中的

寄生电感而导致 沿开关边沿产生

额外的振铃。

不连续电流会

在低于 30 兆赫兹的 频带中影响 EMI，

而开关节点的 快速边沿和振铃

分别在 3,200 兆赫兹频带中 和大于 100 兆赫兹的频带中

影响 EMI。

在传统设计中， 开关转换器产生的

EMI 主要通过两种方法 来缓解，但这两种方法都有

相关的代价。

为了应对低频发射

并满足相应的标准， 需要在开关转换器的

输入端放置大型 无源器件，这会导致

解决方案成本更高， 而且功率密度更低。

另一方面，通常可以

通过高效的 齿轮传动设计

降低开关边沿速率， 从而减轻高频发射。

虽然这有助于在大于 100 兆赫兹的频带中

降低 EMI， 但降低的边沿速率

会导致开关损耗增加，

使解决方案效率更低。

因此，需要在低 EMI 解决方案中

对固有密度和效率 进行有效权衡。

为了避免上述权衡， 并获得高功率密度、

高效率和 低 EMI 的综合优势，

德州仪器 (TI) 的 开关转换器和控制器

采用了这张幻灯片中

列出的许多技术。

这些技术是针对特定的

相关频带量身定制的，

并会在低 EMI 视频的后续部分

深入介绍。

大家好，欢迎观看 TI 的 低 EMI 视频系列。

在本视频中， 我将简要介绍

电磁干扰的基础知识、

需要遵守的相关标准

以及 TI 的新一代 器件所采用的先进技术，

这些技术可以 帮助减轻 EMI

并提供一种不影响效率

或功率密度的 易用解决方案。

随着电子系统 越来越复杂，

许多电路被紧凑 封装到一起，

从而改善最终 解决方案的功能

并减小其尺寸。

让我们以这款 用于汽车驾驶员

监控系统的紧凑型 摄像机模块为例。

它包含一个 200 万像素的 成像仪、一个 4 千兆位/秒的

串行器和 4 通道 电源管理集成电路，

所有这些都封装成 很小的外形尺寸。

这种在复杂性和密度

方面的改进 存在副作用，

即成像仪和 信号处理元件等

敏感电路非常靠近 承载大电流和高电压的

电源管理 IC。

如果在设计这些系统时

没有足够注意，

将不可避免地导致 一组电路对敏感元件的

功能造成电磁干扰。

电磁干扰可能 表现为两种形式。

如图所示， 这里的敏感系统

是无线电装置，

它会通过导体受到 干扰电机的影响，

因为它们两者共享 同一个电源插座。

电机还通过 电磁辐射的形式

影响无线电的工作，

因为电磁辐射会 在空气中传播，

并被无线电天线接收。

当终端设备制造商集成

各种来源的元件时，

确保干扰电路

和敏感电路 共存的唯一方法

是建立一套通用规则，

将干扰限制 在一定水平，

并使敏感电路能够 承受这种水平的干扰。

这些规则的建立 基于业界通用规范，

例如汽车设备的 CISPR 25 规范

和多媒体设备的 CISPR 32 规范。

CISPR 标准对于 EMI 设计至关重要，

因为它们将决定 任何 EMI 缓解技术的

目标效果。

根据干扰模式， 这些标准分为

传导限值和辐射限值。

这里的条形图 和线形图表示

在通过被测器件的

标准 EMI 测量 设备进行测量时

可以容许的最大 传导发射限值。

辐射干扰限值 也有类似的标准，

如此图表中的 汽车设备所示。

有关确切标准 和测试方法的

更多详细信息， 请参阅显示的链接。

现在我们已经了解 通常需要遵循的

EMI 标准，下面 我们详细了解产生

EMI 的主要原因。

开关模式电源 (SMPS) 是现代电子系统中

最常见的电路之一，

与线性稳压器相比，

它在大多数 应用中能显著提高

效率。

但这是有代价的，

因为 SMPS 中的 功率 FET 开关是

EMI 的主要来源。

SMPS 中的开关性质

会导致输入电流 不连续、开关节点

边沿速率较快以及 由于电源环路中的

寄生电感而导致 沿开关边沿产生

额外的振铃。

不连续电流会

在低于 30 兆赫兹的 频带中影响 EMI，

而开关节点的 快速边沿和振铃

分别在 3,200 兆赫兹频带中 和大于 100 兆赫兹的频带中

影响 EMI。

在传统设计中， 开关转换器产生的

EMI 主要通过两种方法 来缓解，但这两种方法都有

相关的代价。

为了应对低频发射

并满足相应的标准， 需要在开关转换器的

输入端放置大型 无源器件，这会导致

解决方案成本更高， 而且功率密度更低。

另一方面，通常可以

通过高效的 齿轮传动设计

降低开关边沿速率， 从而减轻高频发射。

虽然这有助于在大于 100 兆赫兹的频带中

降低 EMI， 但降低的边沿速率

会导致开关损耗增加，

使解决方案效率更低。

因此，需要在低 EMI 解决方案中

对固有密度和效率 进行有效权衡。

为了避免上述权衡， 并获得高功率密度、

高效率和 低 EMI 的综合优势，

德州仪器 (TI) 的 开关转换器和控制器

采用了这张幻灯片中

列出的许多技术。

这些技术是针对特定的

相关频带量身定制的，

并会在低 EMI 视频的后续部分

深入介绍。