背景信息

到 2020 年，ADAS 市场预计将达到 600 亿美元 [数据来源：Allied Market Research]。这意味着，在 2014 年到 2020 年这个时间段内，年复合增长率为 22.8%。显然，这对半导体产品而言，意味着巨大的机会！

ADAS 是 “高级驾驶员辅助系统 (Advanced Driver AssistanceSystems)” 的英文首字母缩略语，在今天的很多新型汽车中都能经常见到。这类系统常常方便了安全驾驶，如果系统检测到来自周围物体的风险，例如不守规矩的行人、骑行者甚至处于不安全行驶方向的其他车辆，就会向驾驶员发出警报。此外，这类系统通常还会提供动态功能，例如自适应巡航控制、盲点检测、车道偏离警告、驾驶员犯困监视、自动刹车、牵引力控制和夜视。因此，在当前这 10 年的后半段，消费者对安全的日益关注、对驾驶舒适度的需求以及不断增加的政府安全法规，成了汽车 ADAS 增长的主要驱动力。

开关电源是一种应用功率半导体器件并综合电力变换技术、电子电磁技术、自动控制技术等的电力电子产品。因其具有功耗小、效率高、体积小、重量轻、工作稳定、安全可靠以及稳压范围宽等优点，而被广泛应用于计算机、通信、电子仪器、工业自动控制、国防及家用电器等领域。但是开关电源瞬态响应较差、易产生电磁干扰，且EMI信号占有很宽的频率范围，并具有一定的幅度。这些EMI信号经过传导和辐射方式污染电磁环境，对通信设备和电子仪器造成干扰，因而在一定程度上限制了开关电源的使用。

开关电源产生电磁干扰的原因

电磁干扰 (EMI，Electromagneticlnterference)是一种电子系统或分系统受非预期的电磁扰动造成的性能损害。它由三个基本要素组成:干扰源，即产生电磁干扰能量的设备;藕合途径，即传输电磁干扰的通路或媒介;敏感设备，即受电磁干扰而被损害的器件、设备、分系统或系统。基于此，控制电磁干扰的基本措施就是:抑制干扰源、切断祸合途径及降低敏感设备对干扰的响应或增加电磁敏感性电平。

引言

由于MOSFET及IGBT和软开关技术在电力电子电路中的广泛应用，使得功率变换器的开关频率越来越高，结构更加紧凑，但亦带来许多问题，如寄生元件产生的影响加剧，电磁辐射加剧等，所以EMI问题是目前电力电子界关注的主要问题之一。

EMC主要是通过测试产品在电磁方面的干扰大小和抗干扰能力的综合评定，是产品在质量安全认证重要的指标之一。很多产品在做产品安全认证时都会遇到产品测试不合格的情况，尤其是在电磁兼容测试（即EMC测试）出错频率更是普遍。当产品一旦测试不合格，那么随之而来的肯定是EMC整改通知书。在EMC整改过程中很多管理人和技术人员并不太明白该从何处入手，今天我们就来分析EMC整改常遇到的问题和一些整改建议。

首先我们来从EMC测试项目构成说起，EMC主要包含两大项：EMI（干扰）和EMS（产品抗干扰和敏感度）。当然这两大项中又包括许多小项目，EMI主要测试项：RE（产品辐射，发射）、CE（产品传导干扰）、Harmonic（谐波）、Ficker（闪烁）。EMS主要测试项：ESD（产品静电）、EFT（瞬态脉冲干扰）、DIP（电压跌落）、CS（传导抗干扰）、RS（辐射抗干扰）、Surge（雷击）、PMS（磁场抗扰）。通过这些测试项目我们不难看出EMC测试主要围绕产品的电磁干扰和敏感度两部分，如果一旦产品不符合安全认证标准需要EMC整改的时候我们可以通过降低其材料和零部件进行整改。

一、EMC整改意见：

作者： Paul Pickering

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-07/wen_zhang_/100007009-22491-e1.j…; alt=“” width="600"></center><center>图1:物联网工厂糅合了新老技术。这是一个具有挑战性的EMC环境，特别是对于低功耗的无线设备。(图片来源:德州仪器)</center>

我们都知道，工厂是一个嘈杂的地方：因噪音引起的听力受损是美国最常见的职业病之一，但处于这种风险之中的不仅仅是人类。有些看不见也听不到的电子噪音会对传感器和通信系统造成严重的破坏，尤其是工业物联网(IIoT)，即工厂4.0。

作者：贸泽电子公司保罗·皮克林撰文

电力系统设计师正面临来自市场的持续压力，努力寻找充分利用可用功率的方法。

在便携式设备中，更高的效率将延长电池的使用寿命，使更多的功能可以被打包成更小的数据包。在服务器和基站中，更高的效率将节省基础设施(冷却系统)及运营的成本(电力账单)。

为此，系统设计者正在改进几个领域的能量转换过程，包括更高效的开关模式拓扑、打包创新、以及基于碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)的新半导体设备。

开关变换器拓扑改进

为充分利用可用功率，人们越来越多地采用基于交换而不是线性技术的设计。开关电源(SMPS)的有效功率高达90%以上。这延长了便携式系统的电池寿命，降低了大型装置的电力成本，并释放了原先用于散热部件的空间。

转至切换拓扑有一定的缺陷，其更复杂的设计形式要求具有多元化的技能。设计工程师必须熟悉模拟和数字技术、电磁学及闭环控制。印刷电路板(PCB)的设计者必须更加注意电磁干扰(EMI)，因为高频开关波形会使敏感的模拟电路和射频电路产生问题。

减少PCB设计上电磁干扰(EMI)的最佳方法之一就是灵活地使用运算放大器。遗憾的是，在许多应用中，运算放大器的这个作用通常被忽略了。这可能是源于“运放易受EMI的影响，且必须采取额外的措施来增强其对噪声的抗干扰性”这样一种成见。

汽车、工业、医疗和许多其它应用经常会用到一些敏感的模拟电路，这些电路在其工作环境中必须能完成它们的功能，同时还要保持对噪声干扰免疫。许多这些干扰由位于同一印刷电路板(PCB)上附近的“噪声”电路引发，这些噪声会耦合到PCB及其电路上的电缆接口。

减少PCB设计上电磁干扰(EMI)的最佳方法之一就是灵活地使用运算放大器(简称“运放”)。遗憾的是，在许多应用中，运算放大器的这个作用通常被忽略了。这可能是源于“运放易受EMI的影响，且必须采取额外的措施来增强其对噪声的抗干扰性”这样一种成见。尽管许多以前生产的器件确实是这样，但设计师可能没意识到，新近的运放通常具有比前世代更好的EMI免疫性能。设计师也可能不了解，或没考虑运放电路可以为减少其系统和PCB设计中的噪音所提供的关键优势。本文回顾EMI的来源，并讨论了有助于减轻敏感PCB设计上的近场EMI的运放特性。

EMI源、受扰电路和耦合机制

解决EMI问题的办法很多，现代的EMI抑制方法包括：利用EMI抑制涂层、选用合适的EMI抑制零配件和EMI仿真设计等。本文从最基本的PCB布板出发，讨论PCB分层堆叠在控制EMI辐射中的作用和设计技巧。

电源汇流排
在IC的电源引脚附近合理地安置适当容量的电容，可使IC输出电压的跳变来得更快。然而，问题并非到此为止。由於电容呈有限频率响应的特性，这使得电容无法在全频带上生成干净地驱动IC输出所需要的谐波功率。除此之外，电源汇流排上形成的瞬态电压在去耦路径的电感两端会形成电压降，这些瞬态电压就是主要的共模EMI干扰源。我们应该怎么解决这些问题?

就我们电路板上的IC而言，IC周围的电源层可以看成是优良的高频电容器，它可以收集为干净输出提供高频能量的分立电容器所泄漏的那部份能量。此外，优良的电源层的电感要小，从而电感所合成的瞬态信号也小，进而降低共模EMI。

当然，电源层到IC电源引脚的连线必须尽可能短，因为数位信号的上升沿越来越快，最好是直接连到IC电源引脚所在的焊盘上，这要另外讨论。