假設(shè)我們正在為內(nèi)燃機應(yīng)用（割草機、鏈鋸或汽車）設(shè)計降壓電源。對于此應(yīng)用，我們知道我們需要滿足 Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques (CISPR)（或聯(lián)邦通信委員會 [FCC]）電磁干擾 (EMI) 規(guī)范。有多種減輕 EMI 的方法，包括識別重要的 EMI 干擾源、找出任何耦合路徑、仔細(xì)設(shè)計電路布局以減輕干擾，以及添加濾波器和緩沖器。這些步驟中的每一個都需要時間，并且在不反復(fù)試驗的情況下很難完成。此外，我們需要專門的設(shè)備和環(huán)境來測試 EMI。但是對于我們的所有麻煩，除了通過 CISPR 規(guī)范之外還有其他好處。

讓我們討論一種解決傳導(dǎo) EMI 噪聲的 EMI 緩解方法：使用輸入濾波器。電源輸入濾波器可防止電源線上的高頻電壓通過電源轉(zhuǎn)換器后出現(xiàn)。我們必須仔細(xì)設(shè)計穩(wěn)定的濾波器，避免大浪涌電流并避免降低環(huán)路響應(yīng)，同時在效率、尺寸和成本之間實現(xiàn)良好的折衷。降壓拓?fù)渲械?/span> TPS54360 在 10V DC -14V DC 下運行，并在 2A 的輸出端提供 3.3V。圖 1 中顯示的電路是使用 WEBENCH® 電源設(shè)計器創(chuàng)建的，是我將在本文中探討的設(shè)計。

圖 1：TPS54360 降壓電源電路示例

誰知道呢，你可能很幸運，不需要過濾器。在我們進行一些計算之前，我們不會確切知道。劇透警告！在這個例子中，我們并不走運。

以下是創(chuàng)建輸入過濾器的步驟：

· 識別最高噪聲成分和最高噪聲發(fā)生的頻率。

· 確定需要多少衰減才能滿足噪聲規(guī)范。

· 選擇濾波器類型，例如無阻尼電感電容、并聯(lián)阻尼、串聯(lián)阻尼等。

· 確定濾波器類型的輸出阻抗和傳遞函數(shù)方程。

· 為濾波器選擇元件（電感器、電容器、電阻器）以實現(xiàn)這些目標(biāo)：

· 提供必要的噪聲衰減，特別是在主頻率下。

· 使電源保持穩(wěn)定。

· 不會顯著影響環(huán)路補償。

· 滿足成本和尺寸目標(biāo)的現(xiàn)成組件可用。

· 測量傳導(dǎo)噪聲的原型，并驗證電路是否滿足所有頻率的規(guī)范。（我們知道這是如何工作的……如果測量結(jié)果表明電路不符合規(guī)格，則需要沖洗、清洗和重復(fù)，然后重新開始選擇過濾器和組件。）

為了讓事情變得更簡單，WEBENCH Power Designer 有一個輸入過濾器工具，可以進行計算并選擇過濾器類型和組件以滿足我們的標(biāo)準(zhǔn)。 

假設(shè)最高噪聲分量通常位于開關(guān)模式電源 (SMPS) 的開關(guān)頻率處。使用 TPS54360 的電源電路的開關(guān)頻率為 918kHz。我們可以通過在最壞情況下操作或最高輸入電流（在本例中為 2.3A）下的測量來估計噪聲或獲得開關(guān)頻率下的基線噪聲系數(shù)。有關(guān)評估 EMI 衰減和測量的更多詳細(xì)信息.

重要的是要了解未濾波的電路相位裕度和增益交叉頻率，即 60.5 度，交叉頻率為 58.8kHz。

該電路在 918kHz 時具有驚人的 90dBμV。在該頻率下，CISPR 25 Class 5 規(guī)范為 54dBμV。所以你需要一個能衰減 36dBμV 或更多的濾波器。我們還可以預(yù)期額外的諧波可能遠(yuǎn)高于規(guī)格，因此我們需要驗證我們是否滿足 1-100kHz 頻譜的規(guī)格，并在整個范圍內(nèi)減輕高于規(guī)格的任何噪聲。為此，我們需要選擇過濾器拓?fù)?。我將使用并?lián)阻尼濾波器拓?fù)?，因為這種拓?fù)浣鉀Q了衰減問題，有助于保持穩(wěn)定的電源并滿足阻抗要求。

首先選擇電感 Lf_inpflt，然后計算正確的濾波電容 Cf_inpflt。我們必須謹(jǐn)慎選擇，因為 Lf_inpflt 的大值和小電容值會導(dǎo)致輸入不穩(wěn)定并干擾電源的運行。為避免這種情況，請使用阻尼電容 Cb_inpflt 和 Rd_inpflt（以降低濾波器在截止頻率處的輸出峰值阻抗）。

圖 2：并聯(lián)阻尼濾波器配置

這些計算既簡單又快速，并且使用 WEBENCH Power Designer 的輸入濾波器設(shè)計工具解決了任何穩(wěn)定性和環(huán)路補償問題。使用輸入電流波形的傅立葉級數(shù)和 Cin 的阻抗，Power Designer 計算了輸入濾波器的值，如圖 3 所示。

圖 3：WEBENCH 電源設(shè)計器計算出的濾波器組件值

該工具提供調(diào)整輸入線路阻抗 Rz 和 Lz 的功能，以便根據(jù)電路板布局和電路條件調(diào)整濾波器。圖 4 顯示了濾波電路及其估計的線路阻抗。

圖 4：WEBENCH Power Designer 計算的阻尼輸入濾波器電路

圖 5 為我們提供了添加輸入濾波器的完整電源電路示例。Power Designer 將允許我們添加或刪除輸入濾波器并探索電路和濾波器行為以進行所需的任何調(diào)整。  

圖 5：帶有輸入濾波器的最終 TPS54360 降壓電源電路

添加濾波器后，交叉增益和相位裕度不變。EMI 傳導(dǎo)噪聲現(xiàn)在在所有頻率上都低于 CISPR 標(biāo)準(zhǔn)。圖6中，橙色線為CISPR標(biāo)準(zhǔn)，綠色線為加入濾波器前的計算噪聲，藍(lán)色線為加入濾波器后的計算噪聲。

圖 6：紋波幅度與頻率 CISPR 25，輸入濾波器前后

如我們所見，WEBENCH 電源設(shè)計器不僅可以幫助我們選擇和設(shè)計電源電路以及探索電路性能。它還提供 EMI 輸入濾波器設(shè)計等高級功能，可幫助我們解決傳導(dǎo) EMI 噪聲等問題，并提供低壓降穩(wěn)壓器 (LDO) 連接以減少電源系統(tǒng)中由開關(guān)引起的噪聲。