开关fet和二极管产生的EMI

任何非线性元件都可以通过谐波产生EMI，无论是在脉冲开关动作期间，还是在交流信号驱动到饱和时。在简单的交流信号中，通过开关或饱和/整流，EMI可以出现的两个最常见的非线性元件是二极管和fet。开关动作，非线性饱和，或两者都会导致传导和辐射EMI。

非线性产生电磁干扰

任何具有非线性传递特性的部件在单音交流信号驱动下都会产生谐波。每当元件具有非线性传递特性时，无论是通过整流还是饱和，传递曲线(输出电压/电流vs.输入电压/电流)可以近似为围绕某个标称电压的泰勒函数:

函数f(V)是传递特性，而我们认为交流电压波动的标称电压可以是直流偏置、平均电压或0 V。f(V)上的星号表示导数。高阶项(n > 1)通过自混频产生输入信号的所有谐波，其结果是在辐射或传导发射测量中出现谐波。

产生的电磁干扰可以是辐射的，也可以是传导的(或两者兼有)，由于饱和和开关作用产生谐波的方式，功率谱通常是相似的。下表概述了fet和二极管可以通过谐波产生EMI的常见实例。

开关场效应晶体管	SMPS中的功率调节电路
饱和场效应晶体管	更普遍的是在模拟/电力电子，其中输出超过负载线限制
二极管	电源转换器上的AC/DC输入整流级，整流输出变压器耦合SMPS电路、逆电流保护电路

二极管

二极管的典型情况是输入波形被整流，使其变成单向的。所有的二极管都是非线性元件，由于它们的指数传递函数，它们会在输入波中产生谐波失真。当二极管通过驱动交流波形从正向偏置切换到反向偏置时，将发生传导发射。当交流波形极性改变时，由于结电容放电，二极管需要一些时间从正向偏置切换到反向偏置。

决定排放的重要规格之一是反向恢复时间，快速或缓慢的反向恢复需求将根据您询问的对象而有所不同。在恢复阶段，一个快速的瞬态响应可以被激发，这可以显示振铃，如果有多余的电感沿电流路径。

当正向偏压结束和反向恢复开始时，二极管的预期行为如下图所示。当反向恢复阶段在时间T开始时，电流以某种速率(di/dt)下降，可以激发沿电流路径的暂态。结果是在负载处观察到导电EMI，并在电路周围观察到辐射EMI。

不幸的是，在二极管中没有什么可以操纵的，这将允许二极管在其EMI产生特性方面不同地运行。解决方案是在电路中增加一个二极管或选择一个产生更少电磁干扰的不同二极管。有两个广泛的情况下，一个快速恢复二极管vs。肖特基二极管应使用:

• 二极管驱动单向脉冲:慢恢复可能是首选，因为这可以减慢脉冲驱动通过二极管。
• 用于交流波整流的二极管阵列:首选快速恢复，因为这可以防止二极管从正向偏压切换到反向偏压时产生快速边缘。

简而言之，如果二极管将很快遇到交流波的反向极性部分，最好使用快速恢复二极管。如果二极管仅用脉冲驱动正向偏置，则缓慢恢复二极管是可以接受的。

饱和场效应晶体管

饱和在MOSFET将产生谐波的方式相同的二极管。饱和导致输出信号在时域内剪切，这要求剪切信号包含输入上不存在的额外谐波。这在下面的载重线图中都可以看到。

当MOSFET运行在负载线的极端边缘时，会产生传导电磁干扰。如果在这种情况下有过多的谐波含量，晶体管可以交换或工作电压可以调整。

开关场效应晶体管

在快速开关的情况下，由于驱动脉冲的快速边缘和传递到负载组件的电流，EMI可以传导和辐射。MOSFET封装中的电感、寄生电容和电流路径形成的电感回路都有助于产生电磁干扰。这就是为什么开关噪声会如此强烈的原因之一开关DC/DC稳压器．

在这种情况下，EMI产生的机制是通过激励瞬态响应。在开关fet中，我们通常选择快速响应和高效率(低直流损耗)，这导致瞬态响应在几乎所有情况下都是欠阻尼的。结果是一个振铃波形，可以在开关电路的输出上测量，或者可以在近场状态下作为辐射发射来测量。

典型降压调节器电路中的开关节点波形。

这种情况下的解决方案是修改PCB布局，使电流路径中的电感最小化。在封装寄生过多的情况下，可以通过添加少量的电阻来降低开关节点上的电感，例如使用对地缓冲器。

不要在PCB中使用EMI，使用CAD工具OrCAD从节奏以低EMI构建PCB。OrCAD是业界最好的PCB设计和分析软件与实用工具，包括原理图捕捉，PCB布局和路由，和制造。OrCAD用户可以访问一套完整的原理图捕获功能、PSpice中的混合信号模拟以及强大的CAD功能等等。

订阅我们的通讯获取最新信息。如果您想了解更多Cadence如何为您提供解决方案，和我们的专家团队谈谈吧．