開關(guān)噪聲-EMC連載

開關(guān)噪聲-EMC連載從本文開始將圍繞''開關(guān)噪聲-EMC”這一主題，對開關(guān)電源相關(guān)的EMC及其對策等進(jìn)行解說。計劃先介紹EMC相關(guān)的基礎(chǔ)知識，然后再探討噪聲對策相關(guān)的內(nèi)容。第一篇將以、、何謂EMC”為題，先來熟悉EMC相關(guān)的術(shù)語，以此作為起點。相關(guān)的英語縮寫較多，EMC也是其中之一，下面將列出一些相似的縮寫。如果不能很好地理解各個術(shù)語的意義，在使用時，某些情況下可能會存在無法準(zhǔn)確傳遞信息、無法溝通的情況。何謂EMCEMC是ElectromagneticCompatibility（電磁兼容性）的縮寫，在日語中多用、、電磁兩立性”或、、電磁適合性”等字樣來表達(dá)，可能還有其他一些表述方式。意為、、不對其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，即使受到來自其他設(shè)備的電磁干擾仍保持原有的性能”，因需要兼?zhèn)鋬煞N性能而被稱為、、電磁兼容性”。、、不對其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾”是指如果不有意識地確保這一性能就會給其他設(shè)備帶來電磁干擾。EMIElectromagneticInterference）是表示電磁干擾（電磁干涉、電磁妨礙）的術(shù)語。由于發(fā)射電磁波會導(dǎo)致干擾，所以經(jīng)常與Emission（輻射、發(fā)射）這一術(shù)語成對使用。從開關(guān)電源方面講，是指因幣關(guān)工作而產(chǎn)生開關(guān)噪聲。與之相反的、、即使受到來自其他設(shè)備的電磁干擾”相關(guān)的術(shù)語是EMS（ElectromagneticSusceptibility）—電磁敏感性。EMS多與Immunity（耐受性、抗擾度、排除能力）成對使用。要求具備、、即使受到EMI,也不會引起誤動作等問題”的耐受能力。EMI分為傳導(dǎo)噪聲（ConductedEmission）和輻射噪聲（RadiatedEmission）兩種。這兩個術(shù)語在日文中用日語表達(dá)多于用英語縮寫表達(dá)。傳導(dǎo)噪聲是指經(jīng)由線體或PCB板布線傳導(dǎo)的噪聲。輻射噪聲是指排放（輻射）到環(huán)境中的噪聲。對于這些噪聲，EMS中分別都有抗擾度要求。它們的關(guān)系如下。EMC（電磁兼容性）一］一EMI（電磁干擾）一一CE（ConductedEmission:傳導(dǎo)喋聲）—RE（RadiatedEmission:幅射噪聲）-EMS（電磁敏感性）一—CI（ConductedImmunity:傳導(dǎo)抗擾度）—RI（RadiatedImmunity:輻射抗擾度）以上即相關(guān)術(shù)語解釋及關(guān)系。簡而言之，即EMC是EMI和EMS是否滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的關(guān)鍵。將上述解說匯總?cè)缦隆?/p>

意女備注EMC：ElectromagneticCompatEbility電磁兼容性不對其住漫皆產(chǎn)生司慈干式.即使受到奏自巨他巖壁的年磁干城.仍保持原有的吉超.君走要荒苗EM導(dǎo)HEHS沌才直的怛韶雁稱為.電您兼容住\EMI；Electromagn-eljcInterference電磁干擾因發(fā)時版S（EniiS&iofil回磴皮而對環(huán)境造成的干擾。從51c前龜京春要求不發(fā)藥EMI或度ERIE雕正信任限度。EMS：ElectromagneticSusceptibility用磁敏感性對電鮑干擾fEMI）的國受囹（［mmunity）.從EEC乞龜要看.要求為使受到EMI也不會受W」干擾的抗撫度。浮導(dǎo)嗅聲ConductedEmission度由我區(qū)虱PfB板若注信號性夠猖期1發(fā)躬）喋聲Radi^t@dEmksiDin苴威工輻射；空境中的啤聲關(guān)鍵要點：EMC（電磁兼容性）是指兼?zhèn)銭MI和EMS兩方面的性能。EMI（電磁干擾）是指因輻射/排放（Emission）電磁波而對環(huán)境產(chǎn)生的干擾。EMS（電磁敏感性）是指對電磁波干擾（EMI）的耐受性/抗擾度（Immunity）作為基礎(chǔ)內(nèi)容，先簡單介紹一下''何謂頻譜？”。根據(jù)日文版'大英百科全書小項目版（支持電子版）〃的解釋，、、將電磁波分解為正弦波分量，并按波長順序排列的波譜”，將該釋義擴(kuò)展開來就是、、將具有復(fù)雜組成的東西分解為單純成分，并把這些成分按其特征量的大小依序排列（部分省略）“。雖然所引用的解釋比較簡短，不過再次仔細(xì)思考就會覺得、、的確如此“。這里介紹的頻譜是指電氣信號的頻譜。具體來說，是基于通稱'頻譜分析儀/SpectrumAnalyzer”的頻譜分析儀器的數(shù)據(jù)（橫軸作為頻率，縱軸作為功率或電壓）進(jìn)行介紹。頻譜基礎(chǔ)本文的主題是、、開關(guān)電源的EMC”，因此電氣信號是以開關(guān)信號為前提的。首先來看下面的原理示意圖。在表示開關(guān)信號的脈沖波形中，包括tw（脈沖寬度）和ts（上升/下降時間）。中間的圖是基于傅里葉變換的理論上的脈沖波形頻譜。這是、、振幅隨著頻率的升高而衰減，衰減斜率隨著tw和ts而變化”的常見頻譜。右圖表示脈沖的ts延遲后的頻譜變化。斜率變?yōu)?40dB/dec時的1/nts頻率降低是理所當(dāng)然的，最終結(jié)果是其后的振幅減少。簡而言之就是、、當(dāng)ts延遲時頻譜的振幅衰減”。

接下來將使用實際的頻譜分析儀數(shù)據(jù)來看頻率等其他參數(shù)變化時的頻譜變化。這里的關(guān)鍵點是''對于信號波形的變化，頻譜將以怎樣的趨勢變化”。這是用來通過實際的開關(guān)電源電路的開關(guān)相關(guān)的頻譜來分析并解決EMC問題所必須的知識。波形變化與頻譜變化前面給出的圖是用來比較的默認(rèn)條件下的數(shù)據(jù)。下面波形圖中的條件是：振幅10V,頻率400kHz,Duty（占空比）50%,tr/tf（上升時間/下降時間）10ns。中間的圖表示n次諧波和振幅（V）的關(guān)系。1倍的頻率=基波，也就是說400kHz的分量最大，以奇數(shù)倍的頻率形成頻譜。城團(tuán)VJ猿錨10V頻率：4口必工Dul/r50%lr/ti：lOnsn次諧波-振幅200l.OOCiOg頻率-振書城團(tuán)VJ猿錨10V頻率：4口必工Dul/r50%lr/ti：lOnsn次諧波-振幅200l.OOCiOg頻率-振書0印1%i.flOEiCie諧波僅為奇數(shù)次是Duty為50%=1：1的頻譜特征。各分量的大小為基波分量的1/次數(shù)，例如3次諧波分量為1/3,n次諧波分量為1/n。右圖是振幅為dBpV的對數(shù)曲線圖。順便提一下，dBpV是基于以1MV電壓為基準(zhǔn)的電壓比的dB值。①將頻率變更為2MHz時的頻譜。從頻率一振幅（dBpV）關(guān)系圖可以明確看出，當(dāng)頻率增加時振幅整體增加。波形n次諧浪-振幅耗軻伯頻率一振喝白電Y）J.OO?*E頡率[Hz]:弒》曲線波形n次諧浪-振幅耗軻伯頻率一振喝白電Y）J.OO?*E頡率[Hz]:弒》曲線②tr和tf同時延遲為100ns時的頻譜。結(jié)果如原理示意圖所示，進(jìn)入-40dB/dec衰減時的頻率降低，頻譜的振幅衰減。

:皮形43生善5I振幫:皮形43生善5頻率Duty50%_Itr/tf100R5頓率-振曝MBpV）1S1GZE二VI④僅tr（上升時間）延遲時的頻普。tr相關(guān)的分量因tr延遲而從更低的頻率開始衰減。③將Duty50%變?yōu)?0%時的頻譜。由于頓率-振曝MBpV）1S1GZE二VI④僅tr（上升時間）延遲時的頻普。tr相關(guān)的分量因tr延遲而從更低的頻率開始衰減。下面匯總了每種情況的結(jié)果?？偠灾?dāng)頻率較低且上升/下降較慢時，頻譜會衰減。從EMC的角度來看，也就是頻譜的振幅較低時更有利。①頻率升高②上升/下降延遲③Duty變更④僅上升延遲頻譜的振幅整體增加n進(jìn)入-40dB/dec衰減時的頻率變低，頻譜的振幅衰減n產(chǎn)生偶次諧波，但對譜峰無影響。n基波頻譜衰減tr分量從更低的頻率開始衰減n另外，這里的''頻譜”是指英語的“Spectrum"。雖然這并非本文主題，但稍微介紹一下僅作為了解。

下次計劃介紹''差模噪聲與共模噪聲”。關(guān)鍵要點：當(dāng)頻率升高時，頻譜振幅整體增加。上升/下降延遲時，進(jìn)入-40dB/dec衰減時的頻率降低，頻譜的振幅衰減。Duty變更時，雖然會產(chǎn)生偶次諧波，但對譜峰無影響?；l譜衰減。僅上升延遲時，tr分量從更低的頻率開始衰減。差模（常模）噪聲與共模噪聲傳導(dǎo)噪聲可分為兩種。一種是、、差模噪聲”，也稱為、、常模噪聲”。這兩種稱呼有時可根據(jù)條件區(qū)分使用，不過在本文中作為相同的名詞處理。另一種是、、共模噪聲“。來看下圖。本文是圍繞電源展開介紹的，因此圖例是將帶有電路的印刷電路板（PCB）裝在殼體中，并由外部給電的示例圖。差模（常模）噪聲差模（常模）噪聲?噪聲電流與電源電流路徑相同.■?噪聲電流與電源電流路徑相同.■在電源線之間產(chǎn)生噪聲電壓.■在電源線與星港GND之間產(chǎn)生黑詁電壓.■糜止電流與電源的（+）捐和（-）端電流路徑相同.差模噪聲產(chǎn)生在電源線之間，是噪聲源對于電源線串聯(lián)進(jìn)入，噪聲電流與電源電流方向相同。由于往返方向相反而被稱為''差模（Differentialmode）"。共模噪聲是經(jīng)雜散電容等泄漏的噪聲電流經(jīng)由大地返回電源線線的噪聲。因電源的（+）端和（一）端流過的噪聲電流方向相同而被稱為、、共模（Commonmode）”。在電源線間不產(chǎn)生噪聲電壓。如前所述，這些噪聲即為傳導(dǎo)噪聲。不過，由于電源線中流動著噪聲電流，因此會發(fā)出噪聲。由差模噪聲引起的輻射的電場強(qiáng)度Ed可通過左下方的公式來表示。Id為差模中的噪聲電流，r為到觀測點的距離，f為噪聲頻率。差模噪聲會產(chǎn)生噪聲電流環(huán)，因此環(huán)路面積S是非常重要的因素。如圖和公式所示，假設(shè)其他因素固定，環(huán)路面積越大則電場強(qiáng)度越高。由共模噪聲引起的輻射的電場強(qiáng)度Ec可通過右下方的公式來表示。如圖和公式所示，線纜長度L是非常重要的因素。

差模噪禹引起的輻射?rIdxf2x（S；差模噪禹引起的輻射?rIdxf2x（S；Ed8 共模噪聲引起的輻射ecoc里也y線纜長度L發(fā)射端發(fā)射我接收端接收端為了更好地認(rèn)識每種噪聲引發(fā)的輻射特點，接下來代入實際數(shù)值來計算一下電場強(qiáng)度*1。條件完全相同。電場強(qiáng)度的觀測點用藍(lán)色圓點來表示。*1：公式來源一EMC工學(xué)詳解實用降噪技法作者HenryW.Ott-東京電機(jī)大學(xué)出版社差模噪聲共模噪聲悔設(shè)蹣率100MH上的差模噪由電流1pA流羥環(huán)蹈面積則距悶1rm地點四口度】的電場強(qiáng)鑿皿為：悔設(shè)蹣率1差模噪聲共模噪聲悔設(shè)蹣率100MH上的差模噪由電流1pA流羥環(huán)蹈面積則距悶1rm地點四口度】的電場強(qiáng)鑿皿為：悔設(shè)蹣率1OOMH工的共模喋由電流1流經(jīng)換的線纜.則距離1m地點（90度）的電場強(qiáng)度值為：=0.26pV/m-25,l|jV/m20cmEd=UlGx工廠”=1.316x10小IcxfxLEc=1.257x10*xZXX0.01) 1|JAx100MHzx0,2 二L257xx r1JJAX(100MH2)發(fā)射端力接愎端這個計算結(jié)果中非常重要的一點是：噪聲電流值相同的情況下，共模噪聲輻射要大得多（在本例中約大100倍）。不管怎樣，這些傳導(dǎo)噪聲和輻射噪聲即EMI如果超出了容許范圍，就需要采取降噪對策。特別需要記住的是，在考慮輻射噪聲對策時，針對共模噪聲的對策是非常重要的。關(guān)于具體對策，后續(xù)會逐步介紹，其中最原則性的噪聲對策是差模噪聲要減少環(huán)路面積S（比如線纜采用絞合線），共模噪聲要極力縮短線纜長度。不過一定會遇到受配置和材料等限制的情況，此時需要探討增加濾波器的方法。希望通過本文使您能夠?qū)υ肼暤姆N類和性質(zhì)有初步了解。關(guān)鍵要點:?電磁干擾EMI大致可分為''傳導(dǎo)噪聲"和''輻射噪聲"兩種。?傳導(dǎo)噪聲可分為差模（常模）噪聲和共模噪聲兩類。?關(guān)于輻射噪聲，差模噪聲的線纜環(huán)路面積、共模噪聲的線長是非常重要的因素。?注意；即使條件相同，共模噪聲帶來的輻射遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于差模噪聲。串?dāng)_

串?dāng)_串?dāng)_是由于線路之間的耦合引發(fā)的信號和噪聲等的傳播，也稱為''串音干擾"。特別是''串音”在模擬通訊時代是字如其意、一目了然的表達(dá)。兩根線（也包括PCB的薄膜布線）獨立的情況下，相互間應(yīng)該不會有電氣信號和噪聲等的影響，但尤其是兩根線平行的情況下，會因存在于線間的雜散（寄生）電容和互感而引發(fā)干擾。所以，串?dāng)_也可以理解為感應(yīng)噪聲。線間耦合有雜散（寄生）電容引發(fā)的電容（靜電）耦合和互感引發(fā)的電感（電磁）耦合。這些耦合現(xiàn)象會引發(fā)干擾。下圖為每種耦合的示意圖以及最簡化的等效電路。示屆圄■模式同的互感引發(fā)的電感居合示意圖.■模式1示屆圄■模式同的互感引發(fā)的電感居合示意圖.■模式1端產(chǎn)生的噪聲因電者璃臺，在CMD可產(chǎn)生的電壓Vn為：示意閹?模式1端產(chǎn)生的噪聲因電容箱合.在匚MD可產(chǎn)生的電壓Vn為：上圖中用公式給出了將兩者從噪聲源的布線模式1到附近的布線模式2所產(chǎn)生的噪聲電壓Vn。R為電阻，C為電容，M為互感，Vs為噪聲源電壓，Is為噪聲源電流。在這里請記住，平行的布線間會發(fā)生串?dāng)_。順便提一下，如果布線是正交結(jié)構(gòu)，則雜散電容和互感都會顯著減少。關(guān)鍵要點：?平行的布線間會產(chǎn)生串?dāng)_。串?dāng)_的因素有雜散（寄生）電容引發(fā)的電容（靜電）耦合和互感引發(fā)的電感（電磁）耦合。開關(guān)電源產(chǎn)生的噪聲首先，使用同步整流型降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器的等效電路來了解一下開關(guān)電流的路徑。

開關(guān)電源產(chǎn)生的噪聲SW1為高邊開關(guān)，SW2為低邊開關(guān)。SW1導(dǎo)通（SW2為OFF）時，電流路徑是從輸入電容器到SW1、再經(jīng)由電感L到輸出電容器。SW2導(dǎo)通（SW1為OFF）時，電流路徑是從SW2經(jīng)由L再到輸出電容器。下圖表示這些電流路徑的差分，每當(dāng)開關(guān)ON/OFF時，紅色線路的電流都會急劇變化。該環(huán)路的電流變化非常劇烈，所以會因PCB板布線電感而在環(huán)路內(nèi)會產(chǎn)生高頻振鈴?！鲎髨D粗線部分是電流因ON/OFF而急劇變化的環(huán)踣.■該環(huán)路因流過￡w切旗時的高頻電流，而在環(huán)路內(nèi)產(chǎn)生振鈴.d[dt例：對具有1QnH電感成分的線路?使1內(nèi)的電流以10相變化時,將產(chǎn)生1V的電壓.dt1、m1mm的仰線電感為1nH1、m1mm的仰線電感為1nH左右L開關(guān)用的M05FET上升、下降時間為幾nsdV基波成分在上升和下降時產(chǎn)生WOM?3。0MH的建紀(jì)」振鈴紅色部分標(biāo)出的是上圖所表示的電流在急劇變化的環(huán)路中的寄生分量。布線中存在布線電感，通常每1mm有1nH左右的電感。另外，電容器中存在等效串聯(lián)電感ESL，MOSFET的各引腳間存在寄生電容。因此，如紅框內(nèi)的圖例所示，開關(guān)節(jié)點將產(chǎn)生100MHz?300MHz的振鈴。所產(chǎn)生的電流及電壓，可通過兩個公式求得。此振鈴會作為高頻開關(guān)噪聲帶來各種影響。雖然有采取相應(yīng)的措施，但由于無法從電源IC處去除安裝電路板的寄生分量，因此只能通過PCB板布局設(shè)計及采用去藕電容來解決。關(guān)于PCB板布局，在DC/DC轉(zhuǎn)換器的“PCB板布局”部分有詳細(xì)介紹，請參考。

墓模今共?！瞿鼓＝窆材！黾词箖?yōu)化環(huán)路r殘留的開關(guān)噪聲成分也會作為共模噪聲傳導(dǎo)到電源端.■需要采取在噪聲傳導(dǎo)統(tǒng)路中插入電感等也抗較高的部件來限制噪聲等措施■需要充分注意串?dāng)_a電池LISN關(guān)于差模噪聲和共模噪聲，請點擊這里了解詳情；關(guān)于串?dāng)_，在這里有詳細(xì)介紹。關(guān)于共模濾波器，將在后續(xù)章節(jié)進(jìn)行介紹。關(guān)鍵要點：?在開關(guān)時會產(chǎn)生急劇電流ON/OFF的環(huán)路中，會因寄生分量產(chǎn)生高頻振鈴=開關(guān)噪聲。?這種開關(guān)噪聲可通過優(yōu)化PCB板布線等來降低，但即使這樣，殘留的噪聲也會作為共模噪聲傳導(dǎo)至輸入電源，因此需要采取防止噪聲漏出的措施。噪聲對策和產(chǎn)品開發(fā)階段在介紹噪聲對策步驟之前，先來了解一下從產(chǎn)品的設(shè)計/開發(fā)到量產(chǎn)的過程中，應(yīng)該在哪些階段采取噪聲對策。右圖是相對于設(shè)計/開發(fā)、評估、量產(chǎn)的時間軸，采取噪聲對策的靈活性（即可以采取的對策的選項多少）以及對策所需成本的示意圖。縱軸可以理解為越往上越"高”。由圖可見，隨著開發(fā)進(jìn)程的推進(jìn)，可使用的噪聲對策技術(shù)和手段越來越有限，對策成本也越來越高。開始量產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)噪聲問題，想采取對策，但無奈產(chǎn)品已成型，束手無策，最終只能變更PCB板...等等，這樣的事情誰也不希望發(fā)生。大原則是，在產(chǎn)品開發(fā)的初期階段，預(yù)先進(jìn)行充分的探討與評估，這樣，即使發(fā)現(xiàn)噪聲問題，也可以從容有效地采取噪聲對策。另外還有一點非常重要，那就是掌握噪聲的種類和性質(zhì)，并針對不同的噪聲采取不同的有效對策。如果盲目地采取對策，常常會發(fā)生不僅降噪效果差，甚至導(dǎo)致噪聲反而惡化的情況。噪聲對策步驟如前所述，盲目的對策只會增加損失。在確定對策之前，需要遵循以下幾個步驟：步驟1：把握開關(guān)波形的頻率成分需要確認(rèn)開關(guān)頻率、上升/下降、過沖/下沖、振鈴等與基波同時產(chǎn)生的不同現(xiàn)象的頻率成分。這有助于根據(jù)希望解決的目標(biāo)噪聲的頻率來確定不同的對策方法和相應(yīng)部件，如果選擇不當(dāng)，效果則可能不理想。步驟2：把握噪聲產(chǎn)生源與傳導(dǎo)路徑確認(rèn)所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲是從哪一路徑傳導(dǎo)到一次側(cè)或二次側(cè)的。噪聲對策需要在噪聲的傳導(dǎo)路徑實施。而且，必須對所有的傳導(dǎo)路徑采取對策。哪怕忽略了一處傳導(dǎo)路徑，對策也是不完全的。步驟3：強(qiáng)化GND噪聲對策的最后一步是增加降噪部件，但在此之前應(yīng)該先探討加強(qiáng)PCB（印刷電路板）的GND。優(yōu)異的GND設(shè)計不僅可降低噪聲，還是提升性能和穩(wěn)定性的重要環(huán)節(jié)。通過強(qiáng)化GND，可降低環(huán)路的阻抗。另外，還可有效提升濾波器的效果。步驟4：增加濾波器等降噪部件最后是根據(jù)噪聲的種類和性質(zhì)，探討相應(yīng)的噪聲對策部件并在電路中添加相應(yīng)部件，比如通過濾波器來濾除、通過旁路電容來旁路濾除、通過芯片磁珠等的電阻成分來吸收噪聲等。濾波器、旁路電容的效果等如步驟3所述，會受GND好壞的影響，所以請務(wù)必先強(qiáng)化GND。關(guān)鍵要點：隨著開發(fā)進(jìn)程的推進(jìn)，可使用的噪聲對策技術(shù)和手段越來越有限，對策成本也越來越高。在產(chǎn)品開發(fā)的初期階段，預(yù)先進(jìn)行充分探討與評估，可以從容有效地采取噪聲對策。掌握噪聲的種類和性質(zhì)，并針對不同的噪聲采取不同的有效對策是非常重要的。噪聲對策按照''把握頻率成分一把握產(chǎn)生源和傳導(dǎo)路徑一強(qiáng)化GND-增加降噪部件”的步驟進(jìn)行。開關(guān)電源噪聲對策的基礎(chǔ)知識此前對、、差模（常模）噪聲與共模噪聲”和、、串?dāng)_”的基本噪聲進(jìn)行了介紹。下圖是這些噪聲及其相應(yīng)的基本對

要想降低差模噪聲（藍(lán)色），可在電路板上縮小大電流路徑的環(huán)路面積，并增加最優(yōu)解耦和輸入濾波器。盡可能地抑制噪聲的發(fā)生源-差模噪聲是非常重要的，這也關(guān)系到降低共模噪聲。而降低共模噪聲（紅色）的方法有縮短布線，抑制串?dāng)_，還有切斷共模路徑（增加阻抗）。后續(xù)將依次對圖中紅色字體所示的濾波器（輸入濾波器及共模濾波器）和解耦進(jìn)行解說。關(guān)鍵要點：要想降低差模噪聲，可在電路板上縮小大電流路徑的環(huán)路面積，并增加最優(yōu)解耦和輸入濾波器。盡可能地抑制噪聲的發(fā)生源--差模噪聲是非常重要的，也關(guān)系到降低共模噪聲。要想降低共模噪聲，可縮短布線，抑制串?dāng)_，切斷（濾波）共模路徑。開關(guān)電源的輸入濾波器

開關(guān)電源的輸入濾波器是針對共模噪聲和差模噪聲，分別采用適合不同噪聲特性的濾波器。電容器：將噪聲電流旁路到GND。差模濾波器共模濾波器采用電容器、電感、鐵氧體磁珠和電阻等。圖例中是使用了LC的差模濾波器共模濾波器采用電容器、電感、鐵氧體磁珠和電阻等。圖例中是使用了LC的n型濾波器。各部件對噪聲具有如下作用：共模謔波器電感：反射噪聲電流。鐵氧體磁珠：將噪聲電流的低頻信號通過電感成分反射、高頻信號通過電阻成分轉(zhuǎn)換為熱。電阻：將噪聲電流轉(zhuǎn)換為熱。共模濾波器對于共模噪聲的對策是使用共模濾波器（共模扼流圈）。共模濾波器大致可以分電源線路用和信號線路用兩種。在開關(guān)電源的輸入端一般使用電源線路用的共模濾波器。通過提高共模電流路徑的阻抗來切斷路徑。下一篇文章將具體介紹電容器和噪聲的相關(guān)內(nèi)容。關(guān)鍵要點：開關(guān)電源的輸入濾波器，需要針對共模噪聲和差模噪聲分別采用不同的處理。對共模噪聲使用共模濾波器。對差模噪聲使用由電容器、電感、磁珠、電阻等部件組成的濾波器。電容的頻率特性探討利用電容器來降低噪聲時，充分了解電容器的特性是非常重要的。右下圖為電容器的阻抗和頻率之間的關(guān)系示意圖，是電容器最基礎(chǔ)的特性之一。電容器中不僅存在電容量C，還存在電阻分量ESR（等效串聯(lián)電阻）、電感分量ESL（等效串聯(lián)電感）、與電容并聯(lián)存在的印R（等效并聯(lián)電阻）。印R與電極間的絕緣電阻IR或電極間有漏電流的具有相同的意義?？赡芤话愣嗍褂?、'IR"。誥振第率等效電路誥振第率等效電路C和ESL形成串聯(lián)諧振電路，電容器的阻抗原則上呈上圖所示的V字型頻率特性。到諧振頻率之前呈容性特性，阻抗下降。諧振頻率的阻抗取決于￡5?過了諧振頻率之后，阻抗特性變?yōu)楦行?，阻抗隨著頻率升高而升高。感性阻抗特性取決于ESL。諧振頻率可通過以下公式計算。諧振頻率可通過以下公式計算。從該公式可以看出，容值越小、ESL越低的電容器，諧振頻率越高。如果將其應(yīng)用于噪聲消除，則容值越小、ESL越低的電容器，頻率越高，阻抗越低，因此可以很好地消除高頻噪聲。雖然這里說明的順序有些前后顛倒，不過使用電容器降低噪聲的對策，是利用了電容器、、交流通過時頻率越高越容易通過”這個基本特性，將不需要的噪聲（交流分量）經(jīng)由信號、電源線旁路到GND等。下圖為不同容值的電容器的阻抗頻率特性。在容性區(qū)域，容值越大，阻抗越低。另外，容值越小，諧振頻率越高，在感性區(qū)域阻抗越低。l.OnF、ine4.7nF1GOOOOl.OnF、ine4.7nF1GOOOO1下面總結(jié)一下電容器阻抗的頻率特性。ooot40SOCn?容值和ESL越小，諧振頻率越高，高頻區(qū)域的阻抗越低。?容值越大，容性區(qū)域的阻抗越低。ESR越小，諧振頻率的阻抗越低。ESL越小，感性區(qū)域的阻抗越低。簡單來說，阻抗低的電容器具有出色的噪聲消除能力，不同的電容器其阻抗的頻率特性也不同，所以這一特性是非常重要的確認(rèn)要點。選擇降噪用電容器時，請根據(jù)阻抗的頻率特性來選型（而非容值）。選擇降噪用電容器時，確認(rèn)頻率特性需要意識到連接的是LC的串聯(lián)諧振電路（而非電容）。關(guān)鍵要點：降噪用電容器的選型需要根據(jù)阻抗的頻率特性進(jìn)行（而非容值）。容值和ESL越小，諧振頻率越高，高頻區(qū)域的阻抗越低。容值越大，容性區(qū)域的阻抗越低。ESR越小，諧振頻率的阻抗越低。ESL越小，感性區(qū)域的阻抗越低。使用電容器降低噪聲噪聲分很多種，性質(zhì)也是多種多樣的。所以，噪聲對策（即降低噪聲的方法）也多種多樣。在這里主要談開關(guān)電源相關(guān)的噪聲，因此，請理解為DC電壓中電壓電平較低、頻率較高的噪聲。另外，除電容外，還有齊納二極管和噪聲力良涌/ESD抑制器等降噪部件。不同的噪聲性質(zhì)，所需要的降噪部件也各不相同。如果是DC/DC轉(zhuǎn)換器，多數(shù)會根據(jù)其電路和電壓電平，用LCR來降低噪聲。使用電容器降低噪聲的示意圖下面是通過添加電容器來降低DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出電壓噪聲的示例。

鐮出電壓波形Co=22mF輸出電鐮出電壓波形Co=22mF輸出電壓波形Co=22pF+2200pFVOUT22OQpF左側(cè)的波形是輸出端LC濾波器的電容為22"時，在約200MHz的頻率范圍存在180mVp-p左右的噪聲（振鈴、反射）。右側(cè)波形是為了降低這種噪聲而添加了2200pF電容后的結(jié)果。從波形圖可以看出，添加2200pF的電容使噪聲降低了100mV左右。這里應(yīng)該思考的是''為什么是2200pF"。右下圖為所添加電容器的阻抗頻率特性。之所以選擇2200pF的電容，是因為阻抗在160MHz附近最低，利用這種阻抗特性，可降低噪聲幅度約2MHz。這是通過添加電容器來降低目標(biāo)噪聲頻率的阻抗，從而降低噪聲幅度的手法。像這樣通過添加電容器來降低噪聲時，需要把握噪聲（振鈴、反射）的頻率，并選擇具有相應(yīng)阻抗的頻率特性的電容器。2200pF/50V的阻抗特性MURATASimSurfing160MH；2200pF/50V的阻抗特性MURATASimSurfing160MH；本文簡單介紹了利用電容器來降低噪聲的對策。下一篇文章將介紹去耦電容的有效使用方法。關(guān)鍵要點：?通過降低目標(biāo)噪聲頻率的阻抗來降低噪聲幅度。?降噪用電容器的選型需要根據(jù)阻抗的頻率特性進(jìn)行（而非容值）。去耦電容的有效使用方法去耦電容有效使用方法的要點大致可以分為以下兩種。另外，還有其他幾點需要注意。本文就以下三點中的''要點1"進(jìn)行介紹。要點1：使用多個去耦電容要點2：降低電容的ESL（等效串聯(lián)電感）其他注意事項要點1：使用多個去耦電容去耦電容的有效使用方法之一是用多個（而非1個）電容進(jìn)行去耦。使用多個電容時，使用相同容值的電容時和交織使用不同容值的電容時，效果是不同的。?使用多個容值相同的電容時如圖是使用1個22pF的電容時（藍(lán)色）、增加1個變?yōu)?個時（紅色）、再增加1個變?yōu)?個（紫色）時的頻率特性。如圖所示，當(dāng)增加容值相同的電容后，阻抗在整個頻率范圍均向低的方向轉(zhuǎn)變，也就是說阻抗越來越低。這一點可通過思考并聯(lián)連接容值相同的電容時，到諧振點的容性特性、取決于ESR（等效串聯(lián)電阻）的諧振點阻抗、諧振點以后的ESL（等效串聯(lián)電感）影響的感性特性來理解。并聯(lián)的電容容值是相加的，所以3并聯(lián)的電容容值是相加的，所以3個電容為66"，容性區(qū)域的阻抗下降?？酉嗤葜档碾娙葜C振點的阻抗是3個電容的ESR并聯(lián)，因此為二心三三'%，假設(shè)這些電容的ESR全部相同，則ESR減少至1/3，阻抗也下降?！?--F—諧振點以后的感性區(qū)域的ESL也是并聯(lián)，因此為二一-」二'7二,不，假設(shè)3個電容的ESL全部相同，則ESL減少至1/3，阻抗也下降。由此可知，通過使用多個相同容值的電容，可在整個頻率范圍降低阻抗，因此可進(jìn)一步降低噪聲。?使用多個容值不同的電容時這些曲線是在22pF的電容基礎(chǔ)上并聯(lián)增加0.1RF、以及0.0RF的電容后的頻率特性。通過增加容值更小的電容，可降低高頻段的阻抗。相對于一個22pF電容的頻率特性來說，0.1RF和0.01pF的特性是合成后的特性（紅色虛線）。這里必須注意的是，有些頻率點產(chǎn)生反諧振，阻抗反而增高，EMI惡化。反諧振發(fā)生于容性特性和感性特性的交叉點。增加不同容值的電容所增加電容的電容量，一般需要根據(jù)目標(biāo)降噪頻率進(jìn)行選型。另外，在這里給出的頻率