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和电源相关的EMC问题,在实际调试中可谓是纷繁复杂,各式各样,有些甚至让人摸不到头脑。今天我们尝试透过表象,来聊一下隐藏在电源背后的EMC问题逻辑。
一道问题
照例,先抛出一道问题:Buck电源传导发射(CE)问题的核心逻辑是什么?
是芯片选型?器件布局?PCB走线?外壳设计?接地?滤波?屏蔽?……这些都只是表象,只是EMC问题或设计中的一个方面,不能说不重要,但并不是内在核心逻辑。
核心逻辑
针对这个问题,有的同学可能会从EMC的三要素来考虑:干扰源、耦合路径、敏感设备,要识别出可能的干扰源和潜在的耦合路径,要理解敏感设备的接收原理。这个理解绝对没有问题,但还是有些大,有些抽象,这里二火给出一个个人觉得比较合理且具体的答案:理解Buck电路中电流的流动。
为什么是电流?因为硬件开发人员在设计过程中,考虑了太多的电压。在原理图设计时,一个接地信号就完成了所有信号的回流。以至于在原理图的checklist中大多数都是关于电压的。而对于信号电流有多少种,分别如何回流、如何参考……却没有明确的定义。这些不被重视的,隐藏在背后的内容,往往才是一位硬件工程师的硬实力的体现。
“理解Buck电路中电流的流动”,虽然只有这么几个字,我相信不同的同学理解的意思可能相差比较大。
有的同学可能只想到电源-负载之间的电流,对的,那是差模电流;
有的同学可能想到电源-负载-大地之间的电流,那是共模电流;
有的同学可能只考虑了信号电流,不晓得有没有考虑到噪声电流;
有的同学可能考虑到了共模噪声电流,不晓得有没有考虑差模噪声电流;
有的同学可能会疑惑“电流流动和电源EMC有什么关系”。当然有关系,电源EMC设计的好,是让电流按照确既定的(设计好的)低阻抗路径传导,而不是让它自己发掘低阻抗路径传导。