時源芯微 擴頻IC如何減少電磁干擾 EMI

一、EMI產(chǎn)生的根源與擴頻IC的應(yīng)對策略

開關(guān)電源在工作時，功率半導(dǎo)體器件（如MOSFET、IGBT）的高速開關(guān)動作（頻率通常在幾十kHz至數(shù)MHz之間）會產(chǎn)生陡峭的電壓/電流變化率（dv/dt、di/dt），這些快速變化的信號包含豐富的高次諧波，形成寬帶噪聲信號，頻率范圍可從開關(guān)頻率延伸至數(shù)百MHz。這些噪聲通過兩種途徑傳播：

傳導(dǎo)干擾：通過電源線、信號線等導(dǎo)體直接傳播，頻率范圍通常在150kHz至30MHz之間。

輻射干擾：以電磁波形式通過空間傳播，頻率范圍通常在30MHz至300MHz之間。

擴頻IC的核心策略是打破噪聲能量的集中性。傳統(tǒng)開關(guān)電源的開關(guān)頻率固定，噪聲能量集中在基頻及其諧波頻率點上，形成尖銳的峰值輻射。擴頻IC通過調(diào)制開關(guān)頻率，將噪聲能量分散到更寬的頻帶上，從而降低單一頻率點的EMI強度。

二、擴頻IC的關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)

1.頻率調(diào)制技術(shù)

擴頻IC采用多種頻率調(diào)制方式，將開關(guān)頻率圍繞標稱值進行周期性或隨機性變化：

三角波/正弦波調(diào)制：開關(guān)頻率在標稱值附近按三角波或正弦波規(guī)律掃描。例如，LTC6908系列硅振蕩器可將開關(guān)頻率在±10%范圍內(nèi)線性掃描。

偽隨機調(diào)制：開關(guān)頻率按偽隨機序列跳變，如LTC6909通過9位偽隨機序列發(fā)生器控制時鐘頻率，避免周期性紋波。

混合調(diào)制：結(jié)合多種調(diào)制方式，進一步優(yōu)化頻譜分布。

2.調(diào)制參數(shù)優(yōu)化

調(diào)制深度（Δf/f?）：表示頻率偏移范圍與標稱頻率的比值。例如，±10%的調(diào)制深度可將噪聲能量擴展至標稱頻率的90%至110%范圍內(nèi)。

調(diào)制速率（f_m）：即頻率跳變速度。較快的調(diào)制速率可縮短開關(guān)電源在單一頻率點的駐留時間，但需平衡開關(guān)電源的動態(tài)響應(yīng)能力。

3.頻譜擴展效果

通過調(diào)制，原本集中在基頻（f?）和諧波頻率（2f?、3f?…）的噪聲能量被分散到更寬的頻帶（f?-Δf至f?+Δf）內(nèi)。例如，采用±10%調(diào)制深度時，噪聲峰值可降低10dB以上，總輻射能量保持不變，但單位頻寬內(nèi)的能量密度顯著下降。

三、典型應(yīng)用場景與案例

1.消費電子

平板電腦/智能手機：通過擴頻IC降低時鐘信號輻射，解決輻射騷擾值超標問題。

音頻功放：抑制時鐘諧波干擾，提高信噪比（SNR）。

2.汽車電子

LED驅(qū)動器：在PWM調(diào)光時防止LED閃爍，同時滿足CISPR 25 Class 5輻射要求。

ECU（電子控制單元）：降低多ECU協(xié)同工作時的交叉干擾。

3.工業(yè)控制

變頻器/伺服驅(qū)動器：減少電機驅(qū)動系統(tǒng)對控制信號的干擾。

工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)：降低時鐘信號對通信總線（如CAN、EtherCAT）的干擾。