功率电感：正确的布局和元件选择是控制EMI的关键（七）

　　如果已知某个节点对噪声敏感，那么所有连接到该节点的线条和导线都应该远离那些有大幅度电压变化的节点走线。如果做不到，需要增加一个良好的接地或屏蔽。良好的电容旁路也可以降低这些节点对串扰的敏感度。通常，一个连接于节点和地之间，或者是节点和电源总线之间的小电容，就可构成一个适当的旁路。

　　在选择旁路电容时，要确保其在可能引起问题的频率范围有足够低的阻抗。等效串联电阻（ESR）和等效串联电感（ESL）可能贴片电感厂家会使电容在高频下的阻抗高于预期，因此，具有低ESR和ESL的陶一体电感器生产瓷电容被普遍用于高频旁路。陶瓷电介质对于性能的影响也比较大。较高容量的电介质（例如Y5V）会使电容随着电压和温度的改变发生比较大的变化。在最高额定电压下，由这种陶瓷制成的电容器的容量会比无偏压时的容量低15%之多。更好一点的电介质具有稍低的电容量，对串扰的抑制与偏压和温度的相关性更低，很多情况下可以提供更稳定、更优良的旁路。

　　旁路电容的放置也很讲究。为了抑制高频噪声，最好使需要旁路的信号线直接通过旁路电容走线。在图12a中，与电容串联的那段线条会增加ESR和ESL，增大了高频阻抗，使电容作为高频旁路的效果大打折扣。更好的布线方式是使线条直接通过电容，这样，线条的离散ESR和ESL将协助电容产生更好的滤波效果。

　　图12. 较差的旁路布线（a）使线条电感和电阻附加到电容中。而在较好的布线中（b），线条的分布参数加强了电容的滤波效果。

　　有些节点不能采用旁路措施，因为这样做会改变其频率特性。一个例子就是用于反馈的电阻分压器。大多数开关电源中，电阻反馈分电感公司压器将输出电压分压至误差放大器可以接受的电平。加到这个反馈节点的大容量旁路电容和节点上的电阻构成了一个极点。因为分压器是控制环的一部分，这个极点就成为环路特性的一部分。如果极点频率不超过转折频率的一个十倍频程，它所产生的相位或增益效应将给环路稳定性带来不利影响。

　　电感

　　开关电源中经常要快速切换电流。这些电流通路上的分布电感就会产生较大的噪声电压，它们会耦合到敏感电路中或给元件造成电压应力。承载直流电流的导线很少有问题，因为直流不会产生电压尖刺，或向其它导线耦合交流干扰。举例来讲，一条与电感串联的导线一般不会有问题，因为分布电感要比功率电感的数值小得多。大值串联电感会阻止不连续电流通过。

　　如果一个电路产生了不连续电流，就要设法防止其通过大的环路。电流环越大其电感量越大，随之而产生的磁场辐射也就越大。这个原则同样适用于元件的布局，因为电流经常是在有源器件之间进行切换的，例如晶体管和二极管。

　　考虑图1所示的降压型转换器。当高端MOSFET开关（N1）打开时，电流通过输入、N1、电感流向负载。N1关断后，二极管（D）接续电流直到同步整流器（N2）打开。接着由N2传导电流直到它被关断，然后，由二极管接续电流，一直到下一个开关周期启动。注意到流过电感和输出电容的电流是连续的，因此不会是噪声的主要来源。如果N1、N2和D彼此离开一定距离放置，那么在它们之间迅速切换的电流一定会在周围环境中引发快速变化的电磁场。因为感应电压正比于磁场的变化速率（dΨ/dt），迅速波动的磁场就会产生大幅度的电压尖峰。

　　需要注意，高频电流将由输入端电源和输出端负载来承载。它应该由输入和输出电容旁路掉；否则的话，它们就会通过输入或输出连接线（或两者同时），参见传导噪声部分。输入和输出旁路电容的阻抗很重要。它们应该有足够大的容量以保持比较低的输入和输出阻抗，但比起容量较小的陶瓷电容，较大容量的电容（例如钽或铝电解）具有更高的ESR和ESL。所以，必须确保电容在所关心的频率下具有足够低的阻抗。 1

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