依舊自我介紹，張工，NPI 工程師，如果還不知道我具體是幹什麼的，歡迎看我的第一篇文章（主頁點進去即可）。
萬變不離其宗，作為 NPI 工程師，DFM 可製造性分析涉及的範圍非常廣，今天主要是關於：EMI外圍電路濾波器選擇/抑制EMI傳導（實際電路分析+電路波形仿真測試）
一、EMI簡介
電磁兼容性（EMC）可分為兩部分，即器件的發射和抗擾能力。許多標準定義了輻射 (EMI) 和抗擾度 (EMS) 的限制。
首先是電磁干擾 (EMI)。當設備工作時，由於干擾可能會降低電路的性能，導致電路無法正常工作，這種干擾需要被抑制。
另一部分是電磁敏感性（EMS），即設備即使受到EMI影響，也能正常工作，不會出現故障等問題。
這裡主要討論的是抑制電磁干擾(EMI)的傳導部分。
二、EMI常用外圍電路
抑制EMI的方法有很多，例如：IP濾波器或共模扼流圈濾波器。除了外部濾波器，PCB布局也是影響測試結果的因素，下面例舉一些：
1）LC濾波器
濾波器的主要目的是消除不必要的噪聲，這種噪聲通常與迴路電流的干擾或不連續有關，因此抑制電流干擾是濾波電路的主要目的，普通濾波器包括電容和電感。
下圖a是一個通常用作輸入濾波器的低通濾波器，由電容和電感組成，主要是抑制高頻噪聲，防止高頻噪聲流入電流。
在低通濾波器中增加一個額外的電容，稱為一個PL濾波器，具體的如下圖b所示。
2）共模扼流濾波器
共模扼流圈濾波器由2個電容和1個共模扼流圈組成，如下圖a所示，共模扼流圈的結構是由2個繞在同一鐵芯上的線圈組成，類似於2個電感。
如下圖所示，共模電流流過時磁通量增加，相當於增加了電感，所以共模電流和噪聲不容易通過。當差模電流流過時，磁芯產生的磁通方向相反，磁通被抵消，差模電流直接通過。
3）混合共模扼流濾波器
混合CMC濾波器是共模扼流圈濾波器和PI濾波器的組合。共模濾波器可以抑制共模噪聲。PI型濾波器可以抑制高頻噪聲，可以更好達到噪聲抑制效果。
二、3種EMI濾波器波形測試
下面對上面提到3種外圍電路進行測試。
1、針對轉換器1測試
轉換器1：
- 輸入電壓：24V
- 輸出電壓：5V
- 輸出電流：3A
- 工作頻率：350KHZ
下圖顯示了沒有EMI濾波器的測試波形。
1）轉換器1的PI濾波器
C1、C2外圍電路為4.7uF(50V，1210，MLCC)，L1為4.7uH(TMPA0605S-4R7MN-D)。
下面PL濾波器的測試波形，對比沒有EMI濾波器的測試波形，可以看出來主頻和諧波信號在減小，但是1MHz到30MHz的信號沒有影響。
2）轉換器1的CMC濾波器
C1、C2外接4.7uF(50V，1210，MLCC)，CMC1為1mH(線圈尺寸為16X12X8C)。
下面是CMC濾波器的測試波形，對比沒有EMI濾波器的測試波形，可以看出來主頻和諧波信號沒有影響，但是1MHz到30MHz的信號在減少。
3）轉換器1的混合CMC濾波器
C1、C2、C3外圍電路為4.7uF（50V，1210，MLCC），CMC1為1mH（線圈尺寸為16X12X8C），L1為4.7uH（ TMPA0605S-4R7MN-D）。
下面為混合CMC濾波器的測試波形，與沒有EMI的濾波器的測試波形對比，可以看出來總波形在減少。
2、針對轉換器2進行測試
轉換器2：
- 輸入電壓：24V
- 輸出電壓：12V
- 輸出電流：5A
- 工作頻率：250kHz
下圖為沒有EMI濾波器的測試波形。
1）轉換器2的PI濾波器
C1、C2外接10uF(50V，1210，MLCC)，L1為1.5uH(GSTD6030PE-1R5M)。
下面為PL濾波器的測試波形，對比沒有EMI濾波器的波形圖，可以看出來主頻和諧波信號在減小，但是1MHz到30MHz的信號沒有影響。
2）轉換器2的CMC濾波器
C1、C2外接10uF(50V，1210，MLCC)，CMC1為2.1mH(線圈尺寸為20X12X8C)。
下圖為 CMC 濾波器的測試波形，對比沒有EMI濾波器的波形圖，可以看出主頻和諧波信號沒有影響，但是1MHz到30MHz的信號在減少。
3）轉換器2的混合CMC濾波器
C1、C2、C3外圍電路為10uF（50V，1210，MLCC），CMC1為2.1mH（線圈尺寸為20X12X8C），L1為1.5uH（ GSTD6030PE-1R5M）。
下圖為混合CMC濾波器的測試波形，與沒有EMI濾波器的波形進行對比，可以看出總波形在減少。
三、3種EMI濾波器測試結果
下面顯示了2個不同的轉換器分別對PI濾波器、CMC濾波器、混合CMC濾波器的測試結果。
從測試結果來來看，PI濾波器主要對主頻和諧波的抑制有幫助，對1~30MHz信號的抑制作用不大。PI濾波器的優勢就是簡單的設計和組件。
CMC濾波器在1~30MHz有較好的抑制作用，但在主頻和諧波處受限。
因此，將這兩個濾波器結合起來就變成了混合CMC濾波器，對整體信號有抑制作用。但缺點是占用空間大，需要注意PCB走線。
以上就是關於EMI濾波器的選擇與對比，大家可以根據自己的設計自行選擇。
記得點讚、分享、收藏、轉發，評論。