干货 DC-DC变换器的有源EMI滤波方案

在实际的工作中，无论是无源EMI或有源EMI滤波方案，都是工程师在进行DC-DC变换器设计时常用的滤波方案，通过它们可以比较轻松的过滤传导噪声并降低干扰。此前我们曾经就DC-DC变换器的有源EMI滤波输入方案进行过简要介绍，在今天的文章中，我们将会分享一种有源EMI滤波方案，希望能够对各位工程师的设计研发工作有所帮助。

在介绍有源EMI滤波方案的具体情况之前，首先我们需要了解一下，这种输入滤波方案的应用背景。目前在一些对传导EMI的要求比较高的领域，例如通讯、网络等，DC-DC变换器如果想要符合设计要求和行业要求，就需要合理使用有源滤波器了。DC电路板的传导噪声想要达到EN55022B级的标准，同时还想符合多功能集成的设计理念，那么每块电路板就需要加上滤波器滤掉噪声，以此来减少板与板、机架与机架之间的干扰，同时这样做也可以有效的减少每个机架的总直流噪声。

由于目前我国的通讯系统内大多会采用刀峰式设计方案，这就要求工程师需要结集多项功能在一块板上，并且需要优良的性能表现。ATCA^®系列机架能够帮助DC-DC转换器实现这一集成要求。ATCA^®PICMG3.0规格支持频宽2.5Tb的19机架。为要支持更多的功能，每一块电路板可用上200W功率电源。然而，由于每块电路板都需要由一个48Vdc冗余输入供电，这也就使得要符合EMI标准就变得困难。同时，因为机架的每块板上都带电源，无论是采用砖式模块或采用分立元件进行DC-DC转换时，都会产生传导和辐射噪声。相对于以往的compact PCI，功率转换都在板外进行，处理刀峰式设备的EMI噪声便非常棘手。

在这种应用背景和要求下，为了减少机架的板与板、机架与机架间的噪声干扰，在整个机架上的每一块电路板都需要符合EN55022级别B的传导噪声要求，透过电路板来达到滤波，以此使电路板之间的干扰减至最少。除此之外，PICM3.0要求整个机架的EMI噪声不能超标，而这种在板上分散滤波方式，机架需要的滤波器较小，有助于减少对电容器的要求。有源EMI的滤波方案能够满足以上全部条件。

在了解了有源EMI滤波方案的应用背景后，接下来我们来看一下这种输入滤波方案是如何在DC-DC变换器中进行应用的。有源EMI滤波器在与DC-DC转换器进行连接后，其连接线路图如下图图1所示。在二者连接后，有源EMI滤波器可衰减超过150kHz至30MHz间的共模及差模噪声，满足EN55022要求。这种有源滤波器的规格是48Vdc母线，额定电流为7A，可支持多种DC-DC转换器，该有源滤波器的电路板负载温度达60℉。在这一连接的过程中，CIN及C1、C2、C3及C4的值通常由转换器生产商建议。

图1 有源滤波器与DC-DC转换器的连接图

这种有源EMI的滤波方案与此前我们曾经介绍过的无源EMI方案相比，有源滤波器可减少共模扼流圈占用的空间，提供了一个体积细的表面贴装器件。特别是有源EMI滤波器同时减少电感体积，令整个EMI滤波器只有1x1x0.2大小。这样细小的体积设计可以有效减少占用电路板的空间，薄身更可让空气在组件上面流动，帮助散热。有源滤波器的额定电流7A，足够支持200WATCA^®电路板。

那么，这种有源EMI输入滤波方案在DC-DC转换器产品的设计研发过程中，其实际效果又如何呢？下图图2显示的是一个DC-DC转换器连上有源滤波器之前与之后的噪声测试图对比效果。这连接是使用标准的测量技术，以及合符CISPR22的要求。结果显示一个标准DC-DC转换器的总噪声低于EN55022级别B准波峰检测水平。测试图证明了有源滤波器有效地滤掉传导噪声至低于所需标准。

图2 有源EMI滤波器与没有滤波器的传导噪声情况

以上就是本文针对有源EMI输入滤波方案在DC-DC变换器中的实际应用所进行的简要分析和介绍，希望能够对各位工程师的工作有所帮助。