抑制电气噪声对便携设备严重影响的最佳方案

本文对严重影响便携设备基本性能的各类电压调节器所产生的传导、幅射噪声及共模噪声传播机制及抑制选择作分析讨论。
 

电场屏蔽技术

由于电场存在于两个具有不同电位的表面或实体之间，因此，只需要刚—个接地的防护罩将设备屏蔽起来，就可以相对容易地将设备内部产生的电场噪声限制在屏蔽罩内部。这种屏蔽措施已被广泛用于监视器、示波器、开关电源以及其它具有大幅度电压摆动的设备。另外一种通行的做法是在线路板上设置接地层，电场强度正比于表面之间的电位差，井反比于它们之间的距离。举例来讲，电场可存在于源和附近的接地层之间。这样，利用多层线路板，在电路或线条与高电位之间设置一个接地层，就可以对电场起到屏蔽作用。

不过，在采用接地层时还应注意到高压线路中的容性负载。电容器储能于电场中，这样，当靠近一个电容器设置接地层时就在导体和地之间形成一个电容，导体上的dv／dt信号会产生大传导电流到地，这样，在控制辐射噪声的同时却降低了传导噪声性能。

如果出现电场散射，来源最有可能于系统中电位最高的地方，在电源和开关调节器中，应该注意开关晶体管和整流器，因为它们通常具有高电位，而且由于带有散热器，也具有比较大的表面积。表面安装器件同样存在这个问题，因为它们常常要求大面积线路板覆铜来帮助散热。这种情况下，还应注意大面积散热面和接地层或电源层之间的分布电容。

磁场屏蔽技术

电场相对比较容易控制，但磁场就完全不同了，采用高导磁率的物质将电路封闭起来可以起到类似的屏蔽作用，但是这种方法实现起来非常困难而且昂贵。通常来讲，控制磁场散射最好的办法就是在源头将其减至最小。一般情况下，这就要求选择那些磁辐射小的电感和变压器。同样重要的还有，在进行电路板布局和连接线配置时要注意最大限度减小电流网路的尺寸，尤其是那些载有大电流的回路。大电流回路不仅向外辐射磁场，它们还增加了导线的电感，这会在载有高频电流的线上引起电压尖刺。

降低磁辐射-采用增加气隙的铁氧体磁芯制作电感器

对电路设计者来说往住倾向于选择商品化的变压器和电感，但无论是设计或选择商品化的变压器和电感，应了解一点磁性材料方面的知识均将有助于设计者对具体应用做出最适当的选择。

根据有关实验资料可知，铁氧体磁芯(或其他类型的高磁导率磁芯)增加气隙后会迫使磁通透出磁芯，使电感或变压器储能于器件用周围的磁场中。为这个铁氧体磁芯增加气隙将使斜率降低，同时降低了等效磁导率和相关的电感。电感因斜率的变化而降低，而最大电流因斜率的变化而增加，同时饱和磁感应强度B保持不变。所以，储存于电感的最大能量（1/2L12）增加了。这种增加也可以通过给电感施加一个电压，然后观察达到饱和Bsat所需的时间来得到印证。储存于磁芯的能量是(V×i)dt的积分。因为对于带有气隙的磁芯，同样的电压和时间下总是具有更高的电流，所以相应的储能也更高。

然而，采用带气隙的磁芯会增加电感周围空间中的磁辐射。以轴状磁芯为例，因为具有很大的气隙，它在工作时具有很强的磁辐射，正是由于这个原因，在很多对噪声敏感的应用中不被采用。轴状磁芯——线轴状铁氧体——是一种最为简单和最为廉价的带气隙的铁氧体磁芯。将线圈绕于中轴上面便构成一只电感。由于线圈直接绕在磁芯上，除了线圈的引出外不再需要其它处理，因此成本很低。很多情况下，导线是通过磁芯底部的一块金属化区引出的，使电感可以进行表面安装。其它一些表面安装电感则是被固定在一个陶瓷或塑料顶盖上，线圈通过顶盖引出。

有些制造商在轴状磁芯外部套装了一个铁氧体屏蔽罩来降低辐射。这种办法是有效的，但同时也减小了气隙，因而也就降低了磁芯储能。由于铁氧体自身储能不多，通常在磁芯和屏蔽罩之间保留了一个小的气隙，这将使这种类型的电感辐射一部分磁场。不过，在某种可以接受的散射水平下，轴状磁芯在成本和EMI之间是一个比较好的折衷。

其它不同形状的磁芯也可以根据应用要求增加气隙(或不加)。例如罐状磁芯、E-I磁芯和E-E磁芯等都具有一个中心柱或轴，可以在上面开出一个空气间隙。在磁芯的中心开气隙并用线圈将其完全包围起来，有助于减少气隙向外部空间的磁辐射。这种电感通常更贵一些，因为线圈必须独立于磁芯绕制，磁芯环绕线圈组装。为便于设计和组装，可以购买中轴上预留气隙的磁芯。

或许在降低磁辐射方面表现最好的磁芯是具有分布式气隙的磁环，这种磁芯采用填充材料和高磁导罕率金属粉末混合后