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1、基本概念

電磁騷擾傳播或耦合，通常分為兩大類：即傳導(dǎo)騷擾傳播和輻射騷擾傳播。通過(guò)導(dǎo)體傳播的電磁騷擾，叫傳導(dǎo)騷擾；通過(guò)空間傳播的電磁騷擾，叫輻射騷擾。

上圖傳染病的模型非常近似：

2、 電磁騷擾的常用單位

騷擾的單位通用分貝來(lái)表示，分貝的原始定義為兩個(gè)功率的比：

通常用 dBm 表示功率的單位，dBm 即是功率相對(duì)于 1mW 的值：

通過(guò)以下的推導(dǎo)可知電壓由分貝表示為（注意有一個(gè)前提條件為 R1=R2)：

通常用 dBuV 表示電壓的大小，dBuV 即是電壓相對(duì)于 1uV 的值。

對(duì)于輻射騷擾通常用電磁場(chǎng)的大小來(lái)度量，其單位是 V/m。通常用的單位是

dBuV/m。

3、傳導(dǎo)干擾

共阻抗耦合

由兩個(gè)回路經(jīng)公共阻抗耦合而產(chǎn)生，干擾量是電流i，或變化的電流di/dt。

容性耦合

在干擾源與干擾對(duì)稱之間存在著分布電容而產(chǎn)生，干擾量是變化的電場(chǎng)，即變化的電壓du/dt。

感性耦合

在干擾源與干擾對(duì)稱之間存在著互感而產(chǎn)生，干擾量是變化的磁場(chǎng)，即變化的電流di/dt。

a、共阻抗耦合

由兩個(gè)回路經(jīng)公共阻抗耦合而產(chǎn)生，干擾量是電流 i，或變化的電流 di/dt。

當(dāng)兩個(gè)電路的地電流流過(guò)一個(gè)公共阻抗時(shí)，就發(fā)生了公共阻抗耦合。我們?cè)?a href="http://m.brongaenegriffin.com/tags/放大器/" target="_blank">放大器中，級(jí)與級(jí)之間的一種耦合方式是“阻容”耦合方式，這就是一種利用公共阻抗進(jìn)行信號(hào)耦合的應(yīng)用。在這里，上一級(jí)的輸出與下一級(jí)的輸入共用一個(gè)阻抗。

由于地線就是信號(hào)的回流線，因此當(dāng)兩個(gè)電路共用一段地線時(shí)，彼此也會(huì)相互影響。一個(gè)電路的地電位會(huì)受到另一個(gè)電路工作狀態(tài)的影響，即一個(gè)電路的地電位受另一個(gè)電路的地電流的調(diào)制，另一個(gè)電路的信號(hào)就耦合進(jìn)了前一個(gè)電路。

對(duì)于兩個(gè)共用電源的電路也存在這個(gè)問(wèn)題。解決的辦法是對(duì)每個(gè)電路分別供電，或加解耦電路。

阻性耦合干擾抑制方法

1）讓兩個(gè)電流回路或系統(tǒng)彼此無(wú)關(guān)。信號(hào)相互獨(dú)立，避免電路的連接，以避免形成電路性耦合。

2）限制耦合阻抗，使耦合阻抗愈低愈好，當(dāng)耦合阻抗趨于零時(shí)，稱為電路去耦。為使耦合阻抗小，必須使導(dǎo)線電阻和導(dǎo)線電感都盡可能小。

3）電路去耦：即各個(gè)不同的電流回路之間僅在唯一的一點(diǎn)作電的連接，在這一點(diǎn)就不可能流過(guò)電路性干擾電流，于是達(dá)到電流回路間電路去耦的目的。

4）隔離：電平相差懸殊的相關(guān)系統(tǒng)（比如信號(hào)傳輸設(shè)備和大功率電氣設(shè)備之間），常采用隔離技術(shù)。

b、容性耦合

在干擾源與干擾對(duì)稱之間存在著分布電容而產(chǎn)生，干擾量是變化的電場(chǎng)，即變化的電壓 du/dt。

容性耦合干擾抑制方法

為了抑制電容性干擾可以采取以下措施：

1）干擾源系統(tǒng)的電氣參數(shù)應(yīng)使電壓變化幅度和變化率盡可能地??；

2）被干擾系統(tǒng)應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成低阻；

3）兩個(gè)系統(tǒng)的耦合部分的布置應(yīng)使耦合電容盡量小。例如電線、電纜系統(tǒng)，則應(yīng)使其間距盡量大，導(dǎo)線短，避免平行走線；

4）可對(duì)干擾源的干擾對(duì)象進(jìn)行電氣屏蔽，屏蔽的目的在于切斷干擾源的導(dǎo)體表面和干擾對(duì)象的導(dǎo)體表面之間的電力線通路，使耦合電容變得最??；

容性耦合干擾抑制實(shí)例

BUCK電路中還存在高頻開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)(Phase、或者叫做SW note),這里的dv/dt會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，也會(huì)產(chǎn)生輻射，同時(shí)引起的共模電流也會(huì)在傳導(dǎo)測(cè)試中占據(jù)重要分量，尤其是在CISPR25的測(cè)試中。高頻開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)常常和輻射相關(guān)，尤其是在單桿天線測(cè)試和雙錐天線測(cè)試中，在單桿天線測(cè)試中，高頻開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的近場(chǎng)電場(chǎng)直接可以通過(guò)單桿天線接收。

抑制高頻開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的dv/dt，首先可以通過(guò)減小面積來(lái)減小近場(chǎng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度。如下圖，通過(guò)減小SW的鋪銅面積，電場(chǎng)強(qiáng)度有了明顯的減小。同樣的方法，可以在單桿測(cè)試中，可以通過(guò)減小SW鋪銅或者電感的體積來(lái)實(shí)現(xiàn)。前面我們分析過(guò)電感并不能保持穩(wěn)定的電位，也是高頻開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)。

c、感性耦合

在干擾源與干擾對(duì)稱之間存在著互感而產(chǎn)生，干擾量是變化的磁場(chǎng)，即變化的電流 di/dt。

當(dāng)信號(hào)沿傳輸線傳播時(shí)，信號(hào)路徑與返回路徑之間將產(chǎn)生電場(chǎng)，圍繞在信號(hào)路徑和返回路徑周圍也有磁場(chǎng)。如圖所示，基板材料為FR4的50Ω微帶線橫截面上的電力線和磁力線，可見(jiàn)，這些場(chǎng)并不僅僅局限于微帶線的正下方，而是會(huì)延伸到周圍的空間。這些延伸出去的場(chǎng)稱為邊緣場(chǎng)。

邊緣場(chǎng)

根據(jù)電磁場(chǎng)基本理論，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。那么，當(dāng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)（靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)）的布線進(jìn)入另一網(wǎng)絡(luò)（動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)）的邊緣場(chǎng)時(shí)，一旦動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)上的信號(hào)電壓和電流發(fā)生變化，將會(huì)引起邊緣場(chǎng)的變化，邊緣場(chǎng)的變化又將在靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)上感應(yīng)出噪聲電壓或電流，這就是串?dāng)_產(chǎn)生的物理根源。

這種兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間通過(guò)場(chǎng)相互作用被稱做耦合，耦合又可以分為容性耦合和感性耦合，而把耦合電容和耦合電感分別稱做互容和互感.

互容和互感都對(duì)串?dāng)_有貢獻(xiàn)，但要區(qū)別對(duì)待。當(dāng)返回路徑是很寬的均勻平面時(shí)，如PCB上的布線，容性耦合和感性耦合大體相當(dāng)。因此，要精確預(yù)測(cè)耦合傳輸線的串?dāng)_，兩種因素都必須考慮。如果返回路徑不是很寬的均勻平面，比如引線，雖然容性耦合和感性耦合也都存在，但串?dāng)_主要來(lái)自于互感。這時(shí)，如果動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)上有一個(gè)快速變化的電流，如上升、下降沿，將會(huì)在靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)上引起不可忽視的噪聲。

感性耦合干擾抑制方法

1） 干擾源系統(tǒng)的電氣參數(shù)應(yīng)使電流變化的幅度和速率盡量??；

被干擾系統(tǒng)應(yīng)該具有高阻抗；

2）減少兩個(gè)系統(tǒng)的互感，為此讓導(dǎo)線盡量短，間距盡量大，避免平行走線，采用雙線結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)縮小電流回路所圍成的面積；

3）對(duì)于干擾源或干擾對(duì)象設(shè)置磁屏蔽，以抑制干擾磁場(chǎng)。

4）采用平衡措施，使干擾磁場(chǎng)以及耦合的干擾信號(hào)大部分相互抵消。如使被干擾的導(dǎo)線環(huán)在干擾場(chǎng)中的放置方式處于切割磁力線最?。ōh(huán)方向與磁力線平行），則耦合的干擾信號(hào)最??；另外如將干擾源導(dǎo)線平衡絞合，可將干擾電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消。

感性耦合干擾抑制實(shí)例

那么我們要分析如何抑制高頻電流環(huán)路的引起的噪聲源？高頻電流環(huán)路可以看成是磁偶極子，磁矩，磁場(chǎng)強(qiáng)度隨著電流和環(huán)路面積而增大，那么可以通過(guò)降低電流和減小面積來(lái)實(shí)現(xiàn)，

首先，我們需要找出不同拓?fù)涞母哳l電流環(huán)路。如下圖，紅色的環(huán)路便是di/dt變化比較大的電流高頻環(huán)路，可以看到BUCK電路，電流高頻環(huán)路存在于輸入電容和兩個(gè)開(kāi)關(guān)管形成的閉合環(huán)路，而BOOST電路作為對(duì)偶拓?fù)?，電流高頻環(huán)路存在于輸出電容和兩個(gè)開(kāi)關(guān)管。而SEPIC電路的電流高頻環(huán)路存在于開(kāi)關(guān)管和兩個(gè)電容形成的環(huán)路中。

可以看到高頻電流環(huán)路存在于開(kāi)關(guān)管和連接開(kāi)關(guān)管的電容形成的回路，因?yàn)殡娏髯兓顒×业耐ǔＴ陂_(kāi)關(guān)管之間，電流實(shí)在兩個(gè)開(kāi)關(guān)管之間切換，而通常電感由于電流不能突然變化，di/dt受到限制，而不是我們重點(diǎn)考察高頻電路環(huán)路的部分。

找到高頻電流環(huán)路后，我們需要抑制該噪聲源引起的近場(chǎng)磁場(chǎng)。最有效的方式就是減少該環(huán)路的面積，通常電流大小需要滿足功率輸出的要求，不能隨意減小。

最簡(jiǎn)單的方式就是選用集成MOSFET的同步BUCK，來(lái)替換非同步的BUCK。如圖，選用同步的SOT23-8的BUCK芯片，輸入電容可以靠近芯片放置，高頻電流環(huán)路遠(yuǎn)小于左邊的非同步BUCK，對(duì)外的輻射要小很多。

審核編輯 黃宇