電源工程師在進行整體方案設(shè)計時，實現(xiàn)低EMI是其非常重要的考量之一。當(dāng)前汽車和工業(yè)應(yīng)用的整體復(fù)雜度提高，方案中電子元器件的種類和數(shù)量提升，各種不同的通信協(xié)議的添加，讓EMI設(shè)計的復(fù)雜度和面積都有相應(yīng)的提升 ，因此工程師在低EMI的設(shè)計方面面臨著更大的挑戰(zhàn)。如何幫助工程師來解決這一難題？TI最近發(fā)布的首款具有集成式有源EMI濾波器的DC/DC控制器就是很好的答案。TI針對其全新電源產(chǎn)品和低EMI的產(chǎn)品組合在中國召開了線上媒體發(fā)布會，德州儀器升壓與多通道DC/DC產(chǎn)品線副總裁兼總經(jīng)理 Cecelia Smith女士和德州儀器寬輸入電壓及降壓開關(guān)電源產(chǎn)品線經(jīng)理 Ganesh Srinivasan先生和記者進行了精彩的分享。

圍繞低EMI構(gòu)建的完整支持生態(tài)

EMI可以分為傳導(dǎo)EMI和輻射EMI，整個方案在進行EMI的控制時，所采取的手段也是多樣的 。如何實現(xiàn)低EMI的效果，對于工程師而言是一個非常重要的設(shè)計考量。我們認為TI的貼心之處在于，圍繞著低EMI這一主題，將低EMI器件、在線EMI工具、技術(shù)文檔和視頻、 測試場地和人工支持都整合在了一起 ，給了工程師打造了一個關(guān)于低EMI的全面的支持生態(tài)。而且TI也強調(diào)其在降低EMI的同時，整體方案在電源效率和功率密度上也無需妥協(xié)。

據(jù)Cecelia Smith介紹，TI會在EMI方面進行持續(xù)投入：第一是為客戶提供EMI測試的場地實驗室，客戶可以將其所需要測試的設(shè)備帶到測試場地內(nèi)做CISPR 25或CISPR 32等EMI測試，TI也能夠提供一定的服務(wù)和技術(shù)上的支持；同時TI構(gòu)建了非常強大的生態(tài)系統(tǒng)，用戶可以在官網(wǎng)TI.com上找到EMI相關(guān)設(shè)計，也可以使用Webench做EMI的模擬仿真，包括輸入濾波器的模擬。數(shù)據(jù)表、規(guī)格書和評估板的用戶手冊等都包含了該產(chǎn)品的EMI測試結(jié)果，包括針對CISPR 25和CISPR 32的規(guī)范；客戶有其他的問題也可以通過TI線上E2E論壇來尋求TI工程師會在線解答。

實現(xiàn)EMI和面積雙重優(yōu)化

在EMI控制的具體實現(xiàn)技術(shù)路徑上，TI具有兩個思路來減少輻射發(fā)射。一是通過減小無源濾波器的尺寸來降低系統(tǒng)成本，包括創(chuàng)新擴頻技術(shù)和度異相開關(guān)。二是通過減少設(shè)計時間并降低設(shè)計的復(fù)雜度，從源頭上根本性地減少產(chǎn)生的EMI，主要通過集成式旁路電容器、集成型有源EMI濾波器和更低封裝的寄生效應(yīng)。

創(chuàng)新的低EMI的明星產(chǎn)品包括：LM25149-Q1 降壓控制器、LMQ61460 同步降壓轉(zhuǎn)換器、TPS25850-Q1 充電端口控制器、LM5157-Q1 非同步升壓轉(zhuǎn)換器和UCC12050 隔離式直流/直流電源。針對不同類型的電源器件，TI分別配置了不同類型的低EMI的技術(shù)：LMQ61460通過內(nèi)部集成旁路電容器和假隨機擴頻的低EMI，降低峰值輻射發(fā)射。同時也采用HotRod封裝，通過優(yōu)化的引腳排列幫助實現(xiàn)更少的開關(guān)節(jié)點振鈴；TPS25850-Q1是采用了擴頻頻率抖動來幫助降低EMI；LM5157-Q1則提供了包括DRSS、外部時鐘同步和2.2MHz開關(guān)功能在內(nèi)的廣泛的選擇來緩解EMI；UCC12050內(nèi)集成變壓器具有較低的初級到次級電容，并針對低EMI性能進行了優(yōu)化。

LM25149-Q1和LM25149降壓控制器則是此次最新發(fā)布的產(chǎn)品，集成式有源EMI濾波器和雙隨機展頻(DRSS)技術(shù)可在多個頻帶上將傳導(dǎo)EMI降低高達55dBμV。工程師可將外部EMI濾波器的面積和體積分別縮減近50%和75%以上。工程師還可以同時縮減濾波器尺寸和降低EMI。因此在設(shè)計中采用該全新產(chǎn)品可以幫助設(shè)計者在整體方案上實現(xiàn)更低BOM成本和更小方案面積。

據(jù) Ganesh Srinivasan分享，LM25149-Q1以及工業(yè)版本LM25149是業(yè)界首款具有集成有源EMI濾波器的DC/DC降壓控制器。有源EMI濾波器能夠檢測輸入端的噪聲和紋波電壓，在直流輸入母線上注入與其相位相反的電流，從而消除電流或電壓干擾，以降低EMI噪聲和紋波電壓。LM25149既具有有源EMI濾波器(AEF)，同時也具備雙隨機展頻(DRSS)技術(shù)，這是另外一項EMI的創(chuàng)新，這兩者相結(jié)合可以在整個EMI測試頻段中提供業(yè)界領(lǐng)先的EMI性能。DRSS這項技術(shù)結(jié)合了低頻三角調(diào)制以及高頻偽隨機調(diào)制這兩種調(diào)制方式，優(yōu)化了低頻和高頻中EMI的性能。當(dāng)使用這兩者技術(shù)，包括DRSS和有源濾波器之后，可以給用戶最高在400GHz的情況下帶來55 dBμV的降幅，進一步改善電源的EMI性能。

隨著汽車和工業(yè)應(yīng)用的升級，整體方案的低EMI設(shè)計目標(biāo)越發(fā)困難。TI提供的低EMI元器件產(chǎn)品組合，配合全套的低EMI生態(tài)，可以給予設(shè)計工程師很好的支持。而且在降低EMI的同時，也可以實現(xiàn)方案面積的降低，同時還保證整體的電源功率密度較高水平。