基于MCM功率模块EMC的设计

MCM是将多块半导体裸芯片组装在一块布线基板上的一种封装技术。可以说MCM属于高级混合集成电路产品。对MCM功率电源而言，由于其工作在几百kHz 的高频开关状态，故易成为干扰源。从国外同类公司的报告及实际措施来看，解决DC/DC变换器电磁干扰主要就是满足10kHz～10MHz电源线传导发射（即国军标GJB151A-97中CE102）的要求。通过EDA仿真，利用可靠性优化和可靠性简化技术设计电路参数，可以着重解决如下问题：

1）合理地选择消振网络，消除DC/DC变换器的R、L、C参数选取的不合理性引起的振荡，减小EMI的电平。DC/DC电源由于工作在高频开关状态，很容易形成高频自激，有时反应为带满载时正常带轻载时自激，有时反映为常温时正常高温或低温时自激，因此元器件的选取、补偿网络的应用显得尤为重要。 2）为了抑制外来的高频干扰，也为了抑制DC/DC变换器对外传导干扰，通过在DC/DC变换器的输入端、输出端设计滤波电路，抑制共模、差模干扰，降低 EMI电平。其中，C1、C2、C3为差模滤波电容，C4、C5为共模滤波电容，L1为共模扼流圈，L2为差模滤波电感。为了减少DC/DC变换器通过输入、输出端传导EMI，除了在输入、输出端采取LC滤波外，还在电源的输入地到金属外壳之间、输出地到金属外壳之间增加高频滤波电容，以减少共模干扰的产生。但此处要注意电容耐压要大于500V，以满足产品隔离电压的要求。

此外，DC/DC变换器的主要干扰源是高频变压器、功率开关管及整流二极管，为此逐一地采取措施。在开关电源中，变压器在电路中起到电压变换、隔离及能量转化作用，其工作在高频状态，初、次级将产生噪声并形成电磁干扰EMI。当开关管关断时，高频变压器漏感会产生反电动势E=-Ldi/dt，其值与集电极的电流变化率（di/dt）成正比，与漏感量成正比，叠加在关断电压上，形成关断电压尖峰，从而形成传导性电磁干扰。变压器在开关电源中是用来隔离和变压的，但在高频的情况下它的隔离是不完全的，变压器层间的分布电容使开关电源中的高频噪声很容易在初次级之间传递。此外，变压器对外壳的分布电容形成另一条高频通道，从而使变压器周围产生的电磁波更容易在其他引线上耦合形成噪声。因此，我们在在设计中采取了以下措施：

1）为减小变压器漏感的影响，采用初、次级交叉绕制的方法，并使其紧密耦合。 2）尽可能采用罐型磁芯。由于罐型磁芯可以把所有的线圈绕组封在磁芯里面，因此具有良好的自我屏蔽作用，可以有效地减少EMI。

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