電磁幹擾EMI可以大致分為(wei) “傳(chuan) 導發射”和“輻射發射”兩(liang) 種類型。其中，根據傳(chuan) 導的類型，傳(chuan) 導發射可以進一步分為(wei) 兩(liang) 種類型：“差分（正常）模式噪聲”和“共模噪聲”。為(wei) 什麽(me) 要區分CM-DM？對CM噪聲有效的EMI抑製技術不一定對DM噪聲有效，反之亦然，因此，確定傳(chuan) 導輻射的來源可以節省花在抑製噪聲上的時間和成本。  

本文介紹一種將CM輻射和DM輻射從(cong) LTC7818控製的開關(guan) 穩壓器中分離出來的實用方法。知道CM噪聲和DM噪聲在CE頻譜中出現的位置，電源設計人員便可有效應用EMI抑製技術，這從(cong) 長遠來看可以節省設計時間和BOM成本。     

圖1.降壓轉換器中的CM噪聲路徑和DM噪聲路徑    

圖1顯示了典型降壓轉換器的CM噪聲和DM噪聲路徑。DM噪聲在電源線和返回線之間產(chan) 生，而CM噪聲是通過雜散電容CSTRAY在電源線和接地層（例如銅測試台）之間產(chan) 生。用於(yu) CE測量的LISN位於(yu) 電源和降壓轉換器之間。LISN本身不能用於(yu) 直接測量CM和DM噪聲，但它確實能測量電源和返回電源線噪聲——分別為(wei) 圖1中的V1和V2。這些電壓是在50Ω電阻上測得的。根據CM和DM噪聲的定義(yi) ，如圖1所示，V1和V2可以分別表示為(wei) CM電壓(VCM)和DM電壓(VDM)的和與(yu) 差。因此，V1和V2的平均值就是VCM，而V1和V2之差的一半就是VDM。   

測量CM噪聲和DM噪聲   

T型功率合成器是一種無源器件，可將兩(liang) 個(ge) 輸入信號合成為(wei) 一個(ge) 端口輸出。0°合成器在輸出端口產(chan) 生輸入信號的矢量和，而180°合成器產(chan) 生輸入信號的矢量差。因此，0°合成器可用於(yu) 產(chan) 生VCM，180°合成器產(chan) 生 VDM。  

圖2所示的兩(liang) 個(ge) 合成器ZFSC-2-1W+ (0°)和ZFSCJ-2-1+ (180°)來自Mini-Circuits，用於(yu) 測量1 MHz至108 MHz的VCM和VDM。對於(yu) 這些器件，頻率低於(yu) 1 MHz時測量誤差會(hui) 增大。對於(yu) 較低頻率的測量，應使用其他合成器，例如ZMSC-2-1+ (0°)和ZMSCJ-2-2 (180°)。

圖2.0°和180°合成器   

圖3.用於(yu) 測量(a) VCM和(b) VDM的實驗裝置  

圖4.用於(yu) 測量CM噪聲和DM噪聲的測試設置    

測試設置如圖3所示。功率合成器已添加到標準CE測試設置中。LISN針對電源線和返回線的輸出分別連接到合成器的輸入端口1和輸入端口2。0°合成器的輸出電壓為(wei) VS_CM = V1 + V2；180°合成器的輸出電壓為(wei) VS_DM = V1 – V2。    

合成器的輸出信號VS_CM和VS_DM必須在測試接收器中處理，以產(chan) 生VCM和VDM。首先，功率合成器已指定接收器中補償(chang) 的插入損耗。其次，由於(yu) VCM = 0.5 VS_CM且VDM = 0.5 VS_DM，因此測試接收器從(cong) 接收到的信號中再減去6 dBμV。補償(chang) 這兩(liang) 個(ge) 因素之後，在測試接收器中讀出測得的CM噪聲和DM噪聲。    

CM噪聲和DM噪聲測量的實驗驗證   

使用一個(ge) 裝有雙降壓轉換器的標準演示板來驗證此方法。演示板的開關(guan) 頻率為(wei) 2.2 MHz，VIN = 12 V，VOUT1 = 3.3 V，IOUT1 = 10 A，VOUT2 = 5 V，IOUT2 = 10 A。圖4顯示了EMI室中的測試設置。  

圖5和圖6顯示了測試結果。在圖5中，較高EMI曲線表示使用標準CISPR 25設置測得的總電壓法CE，而較低輻射曲線表示添加0°合成器後測得的分離CM噪聲。在圖6中，較高輻射曲線表示總CE，而較低EMI曲線表示添加180°合成器後測得的分離DM噪聲。這些測試結果符合理論分析，表明DM噪聲在較低頻率範圍內(nei) 占主導地位，而CM噪聲在較高頻率範圍內(nei) 占主導地位。

圖5.測得的CM噪聲與(yu) 總噪聲的關(guan) 係   

圖6.測得的DM噪聲與(yu) 總噪聲的關(guan) 係    

根據測量結果，在30 MHz至108 MHz範圍，總輻射噪聲超過了CISPR 25 Class 5的限值。通過分離CM和DM噪聲測量，發現此範圍內(nei) 的高傳(chuan) 導輻射似乎是由CM噪聲引起的。添加或增強DM EMI濾波器或以其他方式降低輸入紋波幾乎沒有意義(yi) ，因為(wei) 這些抑製技術不會(hui) 降低該範圍內(nei) 引發問題的CM噪聲。  

因此，該演示板展示了專(zhuan) 門解決(jue) CM噪聲的辦法。CM噪聲的來源之一是開關(guan) 電路中的高dV/dt信號。通過增加柵極電阻來降低dV/dt，可以降低該噪聲電平。如前所述，CM噪聲通過雜散電容CSTRAY穿過LISN。CSTRAY越小，在LISN中檢測到的CM噪聲就越低。為(wei) 了減小CSTRAY，應減少此演示板上開關(guan) 節點的覆銅麵積。此外，轉換器輸入端添加了一個(ge) CM EMI濾波器，以獲得高CM阻抗，從(cong) 而降低進入LISN的CM噪聲。通過實施這些辦法，30 MHz至108 MHz範圍的噪聲得以充分降低，從(cong) 而符合CISPR 25 Class 5標準，如圖7所示。  

圖7.總噪聲得到改善    

結論   

本文介紹了一種用於(yu) 測量和分離總傳(chuan) 導輻射中的CM噪聲和DM噪聲的實用方法，並通過測試結果進行了驗證。如果設計人員能夠分離CM和DM噪聲，便可實施專(zhuan) 門針對CM或DM的減輕解決(jue) 方案來有效抑製噪聲。總之，這種方法有助於(yu) 快速找到EMI故障的根本原因，節省EMI設計的時間。

關(guan) 於(yu) 必威官方网站手机網

必威官方网站手机網是一個(ge) 電子方案開發供應鏈平台，提供從(cong) 找方案到研發采購的全鏈條服務。找方案，上必威官方网站手机網!在方案超市找到合適的方案就可以直接買(mai) ，沒有找到就到快包定製開發。必威官方网站手机網積累了一大批方案商和企業(ye) 開發資源，能提供標準的模塊和核心板以及定製開發服務，按要求交付PCBA、整機產(chan) 品、軟件或IoT係統。更多信息，敬請訪問https://www.interviewcrusher.com