正确的布局和元件选择是控制EMI的关键
时间：12-06
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其它拓扑
其它类型的开关转换器具有与降压转换器类似的问题。以升压型转换器（图3）为例，此种类型转换器的基本结构类似于降压型转换器，只不过输入和输出易位。这样，出现于降压转换器输入端的问题也会出现在升压转换器的输出端，反之亦然。
降压转换器的应用具有局限性，因为其输出电压必须低于输入电压。类似地，升压转换器的输出电压必须高于其输入电压。当输出电压落在输入电压范围之间时，就给这两种拓扑的转换器造成一些困难。反激式转换器拓扑可以解决这个问题（图4）。
反激式转换器输入、输出端的电流均不连续，这使传导型噪声更加难以控制，这种转换器的噪声特性通常比升压型或降压型更差。存在于这种转换器的另一个问题是，变压器上每个绕组中的电流都不连续。这种不连续电流作用于变压器漏感就会产生高频电压尖刺，它可以传播到其它电路。初、次级线圈之间的空间间隔是造成漏感的主要原因。也就是说，漏感是由空气中的磁场引起的（因为磁芯中的磁场同时耦合至初级和次级线圈）。因此，因漏感而产生的电压尖刺会产生电磁辐射。
另一种解决输入和输出电压交叠问题的方法是采用单端主电感转换器（SEPIC）拓扑。SEPIC转换器类似于反激式电路，只是在变压器初级和次级线圈间连接了一个电容（图5）。在反激电流被切断时，这个电容提供了一条初级和次级线圈的续流通路，由于初级和次级线圈中的电流变为连续，因此改善了反激式电路的性能。从另一方面讲，增加反激式电路的输入输出电容通常也可以有效改善其噪声性能，使这种拓扑可以被接受。如果传导噪声和辐射噪声可能会成为问题的话，那么SEPIC电路要优于反激式。
线性后端调节
有些应用要求输出噪声非常小，而又无法接受线性调节器的低效率。这种情况下，采用开关调节器后接线性调节器的结构可能会比较适合。后端调节器可以削弱开关调节器产生的高频噪声，最终的噪声性能可以接近于一个单独的线性调节器。由于大部分电压转换由开关调节器完成，因而效率的损失要比完全采用线性调节器时小得多。
这种方案也可以用于在输入输出电压范围有重叠的应用中，替换反激式和SEPIC转换器。当输入电压低于输出时升压转换器工作，而当输入高于输出时线性调节器发挥作用。升压转换器和低压差（LDO）线性调节器可以被组合到单片IC中（图6）。这种器件具有一种跟踪模式，使升压转换器的输出电压总是高出LDO输出电压300mV。这样，LDO调节器能够保证具有足够的PSRR和电压裕量（输入减输出），可以在各种情况下抑制升压转换器的输出噪声。
共模噪声
按照定义，共模传导噪声在输入或输出端的两条连接线上相位相同。一般来讲，它仅对那些和大地有连接通路的固定系统造成影响。在一个带有共模滤波器的典型离线式电源中（图7），共模噪声的主要来源是MOSFET。MOSFET通常是电路中的主要耗能元件，很多情况下它需要配散热器。
TO-220器件的散热片连接于MOSFET漏极，而大多数情况下，散热器会向大地传导电流。由于MOSFET与散热器电气隔离，它和大地之间具有一定的分布电容。随着开关的打开和关断，迅速变化的漏极电压会通过分布电容（CP1）向大地发送电流。由于交流电线和大地之间的低阻抗，这种共模电流会通过交流输入流入大地。变压器也会通过分布于隔离的初、次级绕组间的电容（CP2A和CP2B）传导高频电流。这样，噪声会同时传向输出端和输入端。
图7中，共模传导噪声被安置在噪声源（电源）和输入或输出之间的共模滤波器抑制。共模扼流圈（CML1和CML2）通常是在单一磁芯上按图中所示极性绕制而成。负载电流和驱动电源的入线电流都是差模电流（电流由一条线流入另一条线流出）。在这种由单一磁芯绕制的共模扼流圈中，差模电流产生的磁场互相抵消，因此可以使用较小的磁芯，因为其中的储能很小。
许多为离线式电源设计的共模扼流圈采用空间上分离的线圈绕成。这种结构增加了一定的差模电感，这有助于降低传导型差模噪声。由于磁芯同时穿过两组线圈，所以由差模电流和电感产生的磁场主要存在于空气中而非磁芯中，这会导致电磁辐射。
产生于电源所带负载的共模噪声会经由变压器中的分布电容（CP2A和CP2B），穿过电源向交流电网传播。在变压器中增加法拉第屏蔽（初、次级之间的接地层）可以降低这种噪声（图8）。屏蔽层的引入在初级和次级线圈与地之间分别形成了分布电容，这些电容将共模电流旁路到地，而不再穿过变压器。
其它类型的开关转换器具有与降压转换器类似的问题。以升压型转换器（图3）为例，此种类型转换器的基本结构类似于降压型转换器，只不过输入和输出易位。这样，出现于降压转换器输入端的问题也会出现在升压转换器的输出端，反之亦然。
图3. 这个升压型开关调节器缺省同步整流器，但仍然相似于输入和输出互换的降压型结构。
降压转换器的应用具有局限性，因为其输出电压必须低于输入电压。类似地，升压转换器的输出电压必须高于其输入电压。当输出电压落在输入电压范围之间时，就给这两种拓扑的转换器造成一些困难。反激式转换器拓扑可以解决这个问题（图4）。
图4. 反激式调节器在输入范围高于和低于输出电压的情况下都可保持稳定的输出
反激式转换器输入、输出端的电流均不连续，这使传导型噪声更加难以控制，这种转换器的噪声特性通常比升压型或降压型更差。存在于这种转换器的另一个问题是，变压器上每个绕组中的电流都不连续。这种不连续电流作用于变压器漏感就会产生高频电压尖刺，它可以传播到其它电路。初、次级线圈之间的空间间隔是造成漏感的主要原因。也就是说，漏感是由空气中的磁场引起的（因为磁芯中的磁场同时耦合至初级和次级线圈）。因此，因漏感而产生的电压尖刺会产生电磁辐射。
另一种解决输入和输出电压交叠问题的方法是采用单端主电感转换器（SEPIC）拓扑。SEPIC转换器类似于反激式电路，只是在变压器初级和次级线圈间连接了一个电容（图5）。在反激电流被切断时，这个电容提供了一条初级和次级线圈的续流通路，由于初级和次级线圈中的电流变为连续，因此改善了反激式电路的性能。从另一方面讲，增加反激式电路的输入输出电容通常也可以有效改善其噪声性能，使这种拓扑可以被接受。如果传导噪声和辐射噪声可能会成为问题的话，那么SEPIC电路要优于反激式。
图5. 不同于非常相似的反激式调节器，单端主电感转换器（SEPIC）具有连续的初级和次级电流，所产生的噪声更低。
线性后端调节
有些应用要求输出噪声非常小，而又无法接受线性调节器的低效率。这种情况下，采用开关调节器后接线性调节器的结构可能会比较适合。后端调节器可以削弱开关调节器产生的高频噪声，最终的噪声性能可以接近于一个单独的线性调节器。由于大部分电压转换由开关调节器完成，因而效率的损失要比完全采用线性调节器时小得多。
这种方案也可以用于在输入输出电压范围有重叠的应用中，替换反激式和SEPIC转换器。当输入电压低于输出时升压转换器工作，而当输入高于输出时线性调节器发挥作用。升压转换器和低压差（LDO）线性调节器可以被组合到单片IC中（图6）。这种器件具有一种跟踪模式，使升压转换器的输出电压总是高出LDO输出电压300mV。这样，LDO调节器能够保证具有足够的PSRR和电压裕量（输入减输出），可以在各种情况下抑制升压转换器的输出噪声。
图6. 作为第三种选择方案，此IC结合了一个开关型调节器（用于升压）和一个线性调节器（用于降压），当输入电压范围跨越输出电压时可以保持稳定的输出。
共模噪声
按照定义，共模传导噪声在输入或输出端的两条连接线上相位相同。一般来讲，它仅对那些和大地有连接通路的固定系统造成影响。在一个带有共模滤波器的典型离线式电源中（图7），共模噪声的主要来源是MOSFET。MOSFET通常是电路中的主要耗能元件，很多情况下它需要配散热器。
图7. 在这个典型的离线式电源中，共模滤波器可降低输入和输出两侧的噪声。
TO-220器件的散热片连接于MOSFET漏极，而大多数情况下，散热器会向大地传导电流。由于MOSFET与散热器电气隔离，它和大地之间具有一定的分布电容。随着开关的打开和关断，迅速变化的漏极电压会通过分布电容（CP1）向大地发送电流。由于交流电线和大地之间的低阻抗，这种共模电流会通过交流输入流入大地。变压器也会通过分布于隔离的初、次级绕组间的电容（CP2A和CP2B）传导高频电流。这样，噪声会同时传向输出端和输入端。
图7中，共模传导噪声被安置在噪声源（电源）和输入或输出之间的共模滤波器抑制。共模扼流圈（CML1和CML2）通常是在单一磁芯上按图中所示极性绕制而成。负载电流和驱动电源的入线电流都是差模电流（电流由一条线流入另一条线流出）。在这种由单一磁芯绕制的共模扼流圈中，差模电流产生的磁场互相抵消，因此可以使用较小的磁芯，因为其中的储能很小。
许多为离线式电源设计的共模扼流圈采用空间上分离的线圈绕成。这种结构增加了一定的差模电感，这有助于降低传导型差模噪声。由于磁芯同时穿过两组线圈，所以由差模电流和电感产生的磁场主要存在于空气中而非磁芯中，这会导致电磁辐射。
产生于电源所带负载的共模噪声会经由变压器中的分布电容（CP2A和CP2B），穿过电源向交流电网传播。在变压器中增加法拉第屏蔽（初、次级之间的接地层）可以降低这种噪声（图8）。屏蔽层的引入在初级和次级线圈与地之间分别形成了分布电容，这些电容将共模电流旁路到地，而不再穿过变压器。