在實(shí)際應(yīng)用中,開關(guān)電源不可避免的要產(chǎn)生噪聲。這是一個(gè)不容忽視的問 題,也是非常關(guān)鍵的問題,它影響到設(shè)備的精度,甚至阻礙電源的發(fā)展。因此，安靜、經(jīng)過良好調(diào)節(jié)的電源對(duì)于在許多電路應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)最佳性能是很重要的。為了獲得這種性能水平，至關(guān)緊要的是能夠減輕轉(zhuǎn)換過程中而產(chǎn)生的任何噪聲。實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)的一種顯而易見的辦法就是使用線性穩(wěn)壓器。然而，盡管線性穩(wěn)壓器可提供安靜的電源軌，但是它們的轉(zhuǎn)換效率在高降壓比條件下欠佳，而這在高輸出電流應(yīng)用中會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)的熱問題。

當(dāng)然，基于磁性元件的開關(guān)穩(wěn)壓器能夠緩解常見的熱問題，這是因?yàn)樗鼈兺ǔ＞哂懈叩霓D(zhuǎn)換效率，從而在最終應(yīng)用要求高輸出電流時(shí)可實(shí)現(xiàn)熱設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化。眾所周知，組件選擇和電路板布局在決定幾乎所有電源之設(shè)計(jì)成敗方面會(huì)起到重要的作用。這些方面設(shè)定了它們的功能性 EMI 和熱運(yùn)行方式。對(duì)于新手來說，開關(guān)電源布局可能貌似一種“黑色”藝術(shù)，但是事實(shí)上它是設(shè)計(jì)的一個(gè)基本，而這方面在設(shè)計(jì)過程的早期常常是被忽視的。由于功能性 EMI 要求始終是必須滿足的，因此對(duì)電源功能穩(wěn)定性有好處的東西對(duì)其 EMI 輻射指標(biāo)常常也是有益的。此外，從頭開始的良好布局不僅不會(huì)給設(shè)計(jì)增加任何成本，而且通過免除增加 EMI 濾波器、結(jié)構(gòu)屏蔽、EMI 測(cè)試時(shí)間和諸多電路板修改的需要，實(shí)際上還能節(jié)省成本。

而且，當(dāng)在設(shè)計(jì)中使用多個(gè) DC/DC 開關(guān)模式穩(wěn)壓器以產(chǎn)生多個(gè)電源軌，或通過穩(wěn)壓器的并聯(lián)來實(shí)現(xiàn)均流和提供較高輸出功率時(shí)，由于噪聲所引起的潛在干擾問題還會(huì)加劇。如果所有均在一個(gè)相似的頻率工作 (開關(guān)操作)，則由一個(gè)電路中的多個(gè)穩(wěn)壓器產(chǎn)生的組合能量將集中在一個(gè)頻率上。該能量的存在會(huì)成為一個(gè)問題，特別是如果印刷電路板 (PCB) 上其余的 IC、以及其他系統(tǒng)板彼此靠近且容易受到該輻射能量的不良影響。在安裝密度高和通?？拷娫肼暟l(fā)生源 (例如：機(jī)械式開關(guān)感性負(fù)載、PWM 驅(qū)動(dòng)功率輸出、微處理器時(shí)鐘和接觸式開關(guān)) 的工業(yè)和汽車系統(tǒng)中，這會(huì)格外麻煩。此外，如果在不同的頻率執(zhí)行開關(guān)操作，則互調(diào)分量會(huì)混疊至敏感的頻段中。

開關(guān)穩(wěn)壓器輻射

在重視低散熱量和高效率的場(chǎng)合中，常常用開關(guān)穩(wěn)壓器取代線性穩(wěn)壓器。而且，開關(guān)穩(wěn)壓器通常是輸入電源總線線路上的第一個(gè)有源組件，因而對(duì)于整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的 EMI 性能具有重大的影響。

傳導(dǎo)輻射“騎”在連接至某個(gè)產(chǎn)品的導(dǎo)線和走線上。由于噪聲集中到設(shè)計(jì)中的某個(gè)特定端子或連接器，因此與傳導(dǎo)輻射要求的相符性通?？衫昧己玫牟季只?yàn)V波器設(shè)計(jì)在開發(fā)過程的早期予以保證。輻射發(fā)射是完全不同的另外一件事情。電路板上每個(gè)傳輸電流的組件和線路都輻射一個(gè)電磁場(chǎng)。電路板上的每一根走線都是一個(gè)天線，而每個(gè)銅平面則是一個(gè)諧振器。任何電信號(hào) (純正弦波或 DC 電壓除外) 都將在整個(gè)信號(hào)頻譜上產(chǎn)生噪聲。即使采取了謹(jǐn)慎的設(shè)計(jì)，電源設(shè)計(jì)師在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試之前都絕對(duì)不會(huì)真正知道輻射發(fā)射將糟糕到什么程度。而且，直到設(shè)計(jì)基本完成才能正式實(shí)施輻射發(fā)射測(cè)試。

濾波器常用于通過衰減某個(gè)特定頻率上或某個(gè)頻率范圍內(nèi)的信號(hào)強(qiáng)度來降低 EMI。穿越空間傳輸?shù)牟糠衷撃芰?(輻射能量) 通過增設(shè)金屬和磁屏蔽加以衰減。“騎”在 PCB 走線上的那部分能量 (傳導(dǎo)能量) 則通過增設(shè)鐵氧體磁珠和其他濾波器進(jìn)行抑制。EMI 雖然是不可消除，但是能夠被衰減至一個(gè)其他通信、信號(hào)處理和數(shù)字組件可以接受的水平。此外，有幾家管理機(jī)構(gòu)強(qiáng)制執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)以確保在工業(yè)和汽車系統(tǒng)中均實(shí)現(xiàn)相符性。

采用表面貼裝技術(shù)的新式輸入濾波器組件擁有優(yōu)于通孔式元件的性能。然而，這種改善的步伐落后于當(dāng)今高頻開關(guān)穩(wěn)壓器所產(chǎn)生之需求的增速。由于較快開關(guān)轉(zhuǎn)換的原因，在較高工作頻率上要求的低最小導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間會(huì)產(chǎn)生較高的諧波分量，從而增加輻射噪聲。然而，這些高開關(guān)邊緣速率是獲得較高轉(zhuǎn)換效率所必需的。開關(guān)電容器充電泵并未呈現(xiàn)這種運(yùn)行方式，因?yàn)樗ぷ髟诘偷枚嗟拈_關(guān)頻率，而且最重要的是能夠容許較慢的開關(guān)轉(zhuǎn)換，并不會(huì)導(dǎo)致效率的下降。

精明懂行的 PCB 設(shè)計(jì)師將縮小熱回路，并采用與有源層盡可能靠近的屏蔽接地層。盡管如此，器件引出腳配置、封裝結(jié)構(gòu)、熱設(shè)計(jì)要求和在去耦組件中存儲(chǔ)充足能量所需的封裝尺寸還是決定了熱回路尺寸必須最小化。讓事情更復(fù)雜的是，在典型的平面型印刷電路板中，走線之間高于 30MHz 的磁性或變壓器型耦合將削弱濾波器所產(chǎn)生的各種作用，這是因?yàn)橹C波頻率越高，就會(huì)成為不良影響越強(qiáng)的有害磁耦合。