15. Kueck, Christian, “Power Supply Layout and EMI” (電源布局和 EMI), 凌力爾特公司《應(yīng)用指南 139》(Application Note 139)，2012 年 10 月。

附錄 A

用于磁場屏蔽的材料

鋁盒和銅盒常用來實(shí)現(xiàn) RF 屏蔽，以防止不想要的信號進(jìn)入敏感電路。這類屏蔽盒不會與磁場耦合，尤其是面對工作臺測試中所遇到的低頻時。薄的不銹鋼盒 (即使內(nèi)裝銅盒或鋁盒) 不會使磁場得到足夠的衰減。人們需要的是一種具備很高磁導(dǎo)率的材料，必須使磁通線在電路周圍改變方向，而不是允許磁通線通過電路。常見方法是采用多層相互之間由空氣隙隔開的屏蔽材料。每一層都幫助衰減磁場強(qiáng)度，同時在層之間設(shè)置一定的距離以進(jìn)一步降低場強(qiáng)。問題在于需要嘗試著考慮各種材料的磁導(dǎo)率以及確定充分屏蔽電路免受磁場影響所需的厚度和配置。簡單的不銹鋼盒會需要極厚的盒壁 (估計至少為 1/2’’ 厚)，以提供足夠的屏蔽。這會要求定制的焊接鋼盒，這種鋼盒一旦放置在實(shí)驗(yàn)臺上，可能就永遠(yuǎn)也不會挪動了，因?yàn)樘�重。視合金材料的不同而不同，鋼的相對磁�?dǎo)率在 400 至 2000 之間，而銅和鋁則非常接近 1。

具備極高磁導(dǎo)率的材料是實(shí)現(xiàn)屏蔽所需要的。Mu Metal 等高磁導(dǎo)率鎳合金在成型并經(jīng)過恰當(dāng)退火后，具備 20,000 至 50,000 的相對磁導(dǎo)率。Mu Metal 供應(yīng)商 Magnetic Shield 公司提供由 3 個嵌套圓筒形容器組成的測試箱，可以將敏感電路放入箱內(nèi)，以避免磁耦合問題。這種測試箱很昂貴，不過卻是一種實(shí)現(xiàn)磁屏蔽的簡便解決方案。如果自己制作屏蔽盒沒什么問題，就可以購買 Mu Metal 板，按照自己的要求切割制作。建議使用較厚的板，以實(shí)現(xiàn)最佳屏蔽，避免材料飽和及磁場侵入問題。一定要注意，制作完成后，相對磁導(dǎo)率會下降，而且材料必須在富氫環(huán)境中恰當(dāng)?shù)赝嘶稹?/p>

另一種可能的材料是無定形合金，稱為 Metglas。Metglas 不像 Mu Metal 那樣是大塊板形材料，可供切割和制作，而是兩英寸寬、0.8 密爾厚的帶狀材料。使用這種材料時，將其重疊纏繞在電路板上，重疊層數(shù)以足夠防止不想要的磁場進(jìn)入電路板為準(zhǔn)。磁場穿透的深度往往僅為材料中任何小孔直徑的一倍，Metglass 合金視類型不同而不同，比 Mu Metal 的相對磁導(dǎo)率高得多。我們嘗試使用了 Metglas 2705M，這種材料澆鑄完成后，無需在富氫環(huán)境中用特殊方法退火，就可提供 290,000 的相對磁導(dǎo)率。如果使用退火箱，那么 Metglas 2714A 提供高達(dá) 1,000,000 的相對磁導(dǎo)率。用 Metglas 實(shí)現(xiàn)屏蔽的問題在于 0.8 密爾的厚度，較薄的帶狀 Metglas 更易于飽和，需要多層纏繞才能實(shí)現(xiàn)有效屏蔽。

附錄 B

控制高頻開關(guān)尖峰

一些最新開關(guān)模式電源電路與其前幾代相比，開關(guān)轉(zhuǎn)換速度快得多。轉(zhuǎn)換速度提高有很多好處，例如效率提高、外部組件更小等。與這些快速轉(zhuǎn)換邊沿相伴而來的難題在于，需要最大限度減小加給及進(jìn)入敏感電路的有關(guān)尖峰。

現(xiàn)在，開關(guān)轉(zhuǎn)換速度已經(jīng)提高，同時諧波分量頻率從數(shù)十 MHz 達(dá)到了接近 1GHz。RF 領(lǐng)域設(shè)計師將意識到處理這些信號的難處。在這么高的頻率上，組件寄生效應(yīng)起主導(dǎo)作用，走線成了傳輸線，還出現(xiàn)了針對電路板周圍發(fā)送和接收能量的天線。高頻分量通過兩種方式注入線性穩(wěn)壓器輸出：傳導(dǎo)和磁耦合。在 RF 領(lǐng)域解決這個問題可以得到最好的效果。

傳導(dǎo)信號進(jìn)入穩(wěn)壓器并到達(dá)穩(wěn)壓器輸出。線性穩(wěn)壓器本身不能主動抑制任何這類信號，穩(wěn)壓器的單位增益帶寬通常最大為 1MHz。穩(wěn)壓器從輸入到輸出有寄生電容，使高頻分量能夠通過寄生電容傳播。在這些頻率上，寄生電感和電阻減弱了輸出電容器的作用。

控制傳導(dǎo)尖峰的最佳方式是在穩(wěn)壓器輸入端使用鐵氧體珠。在穩(wěn)壓器工作頻率范圍內(nèi)，鐵氧體珠提供低損耗通路。隨著頻率上升到超出這個范圍，鐵氧體珠阻抗提高，因此限制了高頻能量的通過。

像控制傳導(dǎo)通路一樣，控制輻射信號通路以避免輻射信號到達(dá)輸出也需要注意細(xì)節(jié)。鐵氧體珠不會阻止輻射能量耦合進(jìn)穩(wěn)壓器輸出。屏蔽是一種好方法，有助于最大限度減少耦合進(jìn)線性穩(wěn)壓器輸出的高頻輻射分量。此外，在受高頻信號影響的組件之間提供隔離可以降低場強(qiáng)。

考慮一下高頻信號進(jìn)入輸出的兩條途徑，有助于為敏感電路設(shè)計出噪聲最小的電源。鐵氧體珠、屏蔽和距離相結(jié)合，將提供最佳的總體抑制。線性穩(wěn)壓器及其輸出電容器應(yīng)該用恰當(dāng)?shù)牟牧掀帘危�并放置在物理上距開關(guān)電源熱回路很遠(yuǎn)的地方。線性穩(wěn)壓器的輸入電容器應(yīng)該位于靠近開關(guān)電源的地方，而不是靠近線性穩(wěn)壓器。兩至 3 英寸的距離足夠減弱與通過電容器的 AC 電流有關(guān)的場。最后，鐵氧體珠應(yīng)該放置在開關(guān)電源和穩(wěn)壓器之間。鐵氧體珠放在輸入電容器和穩(wěn)壓器之間沒有有害影響。圖 B1 顯示電路連接原理圖，圖 B2 突出顯示了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)信息。