EMC即Electromagnetic Compatibility，是電磁兼容性的簡稱，指設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運行，并不對其環(huán)境中的任何設備產(chǎn)生無法忍受的電磁騷擾的能力。EMC (電磁兼容性) 又分為EMI (電磁干擾)和EMS (電磁敏感度) 兩部分內(nèi)容。要弄清楚EMC設計，首先我們要了解幾個概念，以下圖為例：

（圖源：英諾賽科公眾號）

其中，RE和CE由于不確定性大、變量多等因素，導致其難度更大、耗時更長而受到大家的普遍關注。CE又可分為差模噪聲（Differential mode Noise，簡稱DM）與共模噪聲（Common mode Noise，簡稱CM）。

本文檔將基于英諾賽科65W超小電源（采用InnoGaN器件）的測試，給出氮化鎵電源RE和CE的基本原理，并分享了一些實用的調(diào)試方法和指導。

差模噪聲DM

源頭：功率電路周期開關電流經(jīng)過BUS電容濾波后，少量殘余電流經(jīng)線路傳輸?shù)捷斎肟诤蚅ISN。

路徑：沿著L、N線以幅值相同、方向相反的方式傳播。

（反激QR電路，差模噪聲的傳輸示意圖，圖源：英諾賽科公眾號）

主要影響頻段：≤5MHz

下圖即為原始噪聲和差模噪聲的曲線（差模噪聲波形是電源在無差模濾波的情況下，采用共模噪聲濾波措施消除共模噪聲后的CE波形）；其中差模噪聲隨頻率升高逐步衰減，在5MHz時，噪聲幅值已可以滿足6db裕量要求。

（差模噪聲示意圖，圖源：英諾賽科公眾號）

差模噪聲濾除方法

差模噪聲濾除方法有LC濾波和π型濾波，下面為兩種濾波方式的對比：

（圖源：英諾賽科公眾號）

注：LC濾波結構，差模電感 L 在交流線路上，電壓和電流波動大，如采用磁路不閉合的工字電感，電流波動產(chǎn)生的交變磁力線對周圍器件的影響大；而π型濾波電路，差模電感 L 在兩個BUS電容中間，電壓和電流波動均較小，故此處采用工字電感對周圍影響小。

共模噪聲CM

源頭：GaN管D極的高頻開關電壓波形

傳播路徑：

1）通過Cps、Cse流向副邊和大地（主）

2）通過Cpe直接流向大地（次）

3）其中,Cpe ? Cps, Cpe ? Cse

反激QR電路，共模噪聲流動路徑示意圖，圖源：英諾賽科公眾號

將共模噪聲流動路徑提取出來，并對其進行簡化后得到如下示意圖：

共模噪聲電路等效示意圖，圖源：英諾賽科公眾號

其中Cpe電容相比Cps和Cse要小很多，故流過Cpe路徑的共模噪聲也要少得多，下面的分析均忽略流過Cpe的共模噪聲。

下圖為原始噪聲及共模噪聲（增加差模濾波措施后的噪聲）的波形：

（圖源：英諾賽科公眾號）

故CE噪聲范圍內(nèi)共模噪聲的影響頻段為150KHz~30MHz。

共模噪聲濾波措施

措施一：Y電容

功率電路的原副邊之間增加Y電容，為共模噪聲提供了低阻抗的內(nèi)部回流路徑。

措施二：變壓器繞組屏蔽技術

在變壓器內(nèi)增加屏蔽繞組是反激電源（包括CCM，QR、ACF、aZVS、AHB）等拓撲電路消除共模噪聲問題常用的方法。增加變壓器屏蔽繞組，其作用是在變壓器內(nèi)部增加一個與原噪聲電壓相位相反的噪聲，該噪聲對原共模噪聲進行消減。

措施三：鎳鋅電感

共模噪聲中的高頻段噪聲（≥10MHz噪聲）

源頭：電源內(nèi)（寄生）電感、電容諧振產(chǎn)生的噪聲峰值；

路徑：與中、低頻段CM噪聲相同；

抑制方法：采用小感量錳鋅或鎳鋅電感。

磁場干擾

噪聲機理：磁場干擾源產(chǎn)生的交變磁力線耦合到輸入濾波器件上，在輸入濾波器件的線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應噪聲，該感應噪聲大多越過濾波電路，直接進入L、N線和LISN。

磁場干擾的源頭包括（且不限于）：

1.暴露在磁芯外的交變大電流導線（a、b、c）；

2. 磁芯接合處（d）；

（不同噪聲源示意圖，圖源：英諾賽科公眾號）

磁場干擾的特點有：

1）離干擾源越近，磁力線越密，受到的干擾越大；

2）暴露在磁芯外的交變大電流導線越長，干擾的區(qū)域越大；

3）線路中交變電流di/dt越大，產(chǎn)生的磁力線越強，產(chǎn)生的干擾也越強。

針對磁場干擾特點，其解決措施包括（且不限于）：

1）減少交變大電流導線暴露在磁芯外的長度；

2）加大EMI濾波器件與噪聲源的間距；

3）更換磁芯型號，利用變壓器磁芯整體面進行屏蔽；

4）更換EMI濾波器件的擺放方向。

RE噪聲

RE噪聲測試基礎RE，Radioactive Emission，即輻射噪聲，是指通過空間電磁波傳播的噪聲。

電源內(nèi)的開關原器件快速turn on/off時，其電壓和電流波形的大dv/dt和di/dt包含的高頻成分是RE噪聲的主要源頭。

RE測試相比CE測試，不確定性更大，如輸入、輸出線路長度，電源、負載的擺放方法等，都可能對RE結果產(chǎn)生影響。

在進行RE測試需注意下面事項：

1）待測電源（EUT）在測試臺上居中放置，電源與負載間間距約為10cm；

2）輸出充電線自然下垂，最低點與地板的間距40cm，超出的長度需用膠帶包扎；

3）無其它上電設備，如輸出端誘騙器等；如果必須存在，需做好屏蔽措施。

4）輸入、輸出線和插座等，用膠帶固定住，避免移動；

5）板上輸入、輸出線路間不能有交叉；

6）保持測試桌面干凈，不應放置其它樣機或帶金屬的物品。

快充電源的RE噪聲發(fā)射路徑包括：

1）AC輸入線路

2）電源本體

3）輸出線路

這里以AC輸入線為例，說明判定噪聲發(fā)射線路的方法：

在輸入線路上靠近電源口部增加磁扣，如果對應頻點噪聲有一定的降低(如降低5db以上)，則可以認為輸入線是該噪聲的發(fā)射路徑；噪聲降低幅度越大，則其與輸入線路發(fā)射的關聯(lián)性越大。

如要判定電源本體噪聲發(fā)射，可以在板上增加連接副邊（或原邊）的屏蔽金屬，觀察RE噪聲的變化。

RE噪聲消除方法

措施一：從源頭消除

增加驅(qū)動措施，調(diào)整GaN器件的驅(qū)動電阻，可以降低GaN器件的開通速度，減小dv/dt和di/dt，降低噪聲幅值。

措施二：從路徑上入手

1）增加鎳芯電感：增加鎳鋅電感（或小感量的錳鋅），可以增加高頻噪聲進入輸入、輸出線路的阻抗，減少噪聲經(jīng)線路的發(fā)射；

2）增加屏蔽措施：增加屏蔽金屬可以降低電源本體的噪聲發(fā)射；

3）增加Y電容：Y電容為高頻噪聲提供低阻抗回路路徑，減少噪聲進入輸入、輸出線路。

關于英諾賽科：由駱薇薇博士創(chuàng)立，英諾賽科專注于第三代半導體氮化鎵的應用與研發(fā)，是全球首家實現(xiàn)量產(chǎn)8英寸硅基氮化鎵晶圓的公司，同時也是全球最大的8英寸硅基氮化鎵器件制造商，也是全球唯一具備產(chǎn)業(yè)規(guī)模提供全電壓譜系的硅基氮化鎵半導體產(chǎn)品的公司。