汽车电子设计—开关电源频率与EMC 吸波导热材料关系

Time：2022-01-05Number：816

谈到开关电源的EMC大多数人可能首先想到加滤波器件、吸收电路、优化layout等措施。但是在汽车电子设计中是可以从开关电源的频率去设计和考虑的。那么开关电源频率如何选呢？

1、首先来看一个经典的傅里叶变换的式子：

对应到我们的设计中，F(t)是开关电源的开关频率与时间的函数，图1左为开关电源的开关频率的时域波形，图1右对应的频域波形。我们可以发现时域的开关频率不变，但对应到频域中却在各个频率点上都有不同的幅值。

图1. 傅里叶变换的时域与频域对应关系

因为周期性方波里面的谐波是最丰富的，将周期性方波的傅里叶级数分解，详细见下式子，可以看出方波是由周期性的正弦或余弦基波再加上多次谐波组成的，基波能量更大，而后依次递减，而且无穷无尽。

2、分析完波形之后，那么如何对应到我们的设计呢？我们工程设计人员讲究的是学以致用。图2是一张某产品GB18655的辐射发射测试结果图。我们可以发现标准有部分限值是空白的，这部分是标准不要求的（重点哈）！

图2. 某产品GB18655 发射发射测试结果图

从[敏感词]部分我们可以得出的结论是基波的幅值是更大的，那么我们设计时就需要把能量更大的基波频率选取在标准空白的地方，即在0.3M-0.53M、1.8M-5.9M之间。这是效果更好频率选择方法，[敏感词]步做对之后，剩下的就迎刃而解了。在其他的标准里也可采取同样的方法避开限值低的地方。（完）

EMC整改小技巧:

一、差模干扰与共模干扰

差模干扰：存在于L-N线之间，电流从L进入，流过整流二极管正极，再流经负载，通过热地，到整流二极管，再回到N，在这条通路上，有高速开关的大功率器件，有反向恢复时间极短的二极管，这些器件产生的高频干扰，都会从整条回路流过，从而被接收机检测到，导致传导超标。

共模干扰：共模干扰是因为大地与设备电缆之间存在寄生电容,高频干扰噪声会通过该寄生电容，在大地与电缆之间产生共模电流，从而导致共模干扰。

下图为差模干扰引起的传导FALL数据，该测试数据前端超标，为差模干扰引起：

下图为开关电源EMI原理部分：

图中CX2001为安规薄膜电容（当电容被击穿或损坏时，表现为开路）其跨在L线与N线之间，当L-N之间的电流，流经负载时，会将高频杂波带到回路当中。此时X电容的作用就是在负载与X电容之间形成一条回路，使的高频分流，在该回路中消耗掉，而不会进入市电，即通过电容的短路交流电让干扰有回路不串到外部。