一篇小文章点透音频产品EMI措施

有之人 · 发表于 2019-7-7 17:12:35

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EMI经常困扰着电子工程师，超标，干扰等问题时常出现。下面就音频产品中经常遇到的EMI问题总结一些经验分享。工程师经常反馈的功率器件的EMI问题突出，例如DCDC、D类功放等，还有这类器件引起的FM问题。
首先，谈一下D类功放。D类功放产生EMI的原因是，D类功放输出是PWM波，大电流高速度的脉宽信号，开关信号通过喇叭线传给喇叭，造成电磁波辐射出能量，产生EMI。当辐射的高频谐波覆盖FM信号时，FM造成无法接收信号，搜台困难。

1. 最直接有效的方法就是输出端加滤波，小功率加磁珠电容，大功率用LC滤波，把高频谐波衰减或者过滤掉。

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小功率可以用磁珠电容，磁珠阻抗值越大效果一般会更好，电容一般建议从1nF开始尝试对比。
另外，关于LC的结构会影响谐波的过滤，例如：

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红色电容对于奇次谐波的过滤更有利。
2. FM芯片和功放尽量远离，甚至分两块板；
3. 尽量缩短喇叭线，这个非常重要，我们再用ft3129做2X15W的EMI辐射实验时，同样不加LC，只用磁珠电容，区别就是喇叭线长短不一致，结果如下：

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4. 喇叭线用屏蔽线，有屏蔽罩的要接地；
5. 功放有展频（抖频）功能的利用起来，例如方泰有些功放都备用一个该功能。
6. 软驱动模式，这个效果也很明显，他把快速的突变信号放缓，大大减缓了能量的爆发力，例如方泰ft29系列的功放，都有个softdrive模式，就是基于这个考虑。
7. 另外就是走线和布局的影响，4层板比2层板能有效降低EMI。走线时输出端走线要尽量的短粗。高频耦合电容要尽量的靠近电源管脚。电源走线尽量走板边等等需要细心的地方。
下面谈一下DCDC的EMI问题
DCDC包括单独的DCDC还有集成的，例如现在很多功放都是集成了DCDC，道理是一样的。
a) 先来看一下DCDC的框图

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DCDC的工作就是S1,S2交替开和关闭，S2闭合时是蓝框环路，S1闭合时是绿框环路，不管S1,S2哪个闭合，Cin、L上时刻都是有电流经过，但是红色框内的是间断性的电流经过，这种不连续性是所有EMI的本质原因，所以红框的电流回路越小，EMI就会越小。这个在走线上对应的就是DCDC的输出VOUT（集成在功放上就是PVOUT/PVDD）跟PGND之间的回路。VOUT一般旁边建议放105电容，电容位置要使得VOUT和PGND之间的距离最短，走线时尽量粗，使得寄生电感最小，阻抗最低。这个105非常重要，因为除了上面所说，它对LX端的振铃影响如下，右图没有小电容，振铃幅度较大，这个会差距4dBuV/m.

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b) 走线和板层对EMI也是有较大影响，4层板与2层板大概差距10dBuV/m，有条件情况下建议用4层板。另外电流较大的走线，尽量加粗，例如经过电感的，进入LX管脚的，连接肖特基的等。
c) LX管脚的RC，对振铃的影响也是很有效的。
d) 布局要紧凑，这样器件之间的引线就会比较短，引线太长容易引入噪音，噪音没有很好的被耦合就会传导到器件中，引起EMI问题。
e) 选择磁珠，磁珠是迫不得已时候的选择，因为在DCDC这种器件中的使用要非常小心。因为要串进大电流的走线中，必须对磁珠的阻抗、电流、频响有着较高要求，不是随便找个磁珠就可以的。