當(dāng)我十幾歲的時候,，我的第一份工作就是攢夠錢然后買一個音響，從那天起我的父母似乎每天都在說：“把聲音關(guān)小點(diǎn)兒,！”

　　對,，我的確制造了相當(dāng)大的噪聲。現(xiàn)在作為一名技術(shù)專家,，我每天所關(guān)注的已不再是可以聽到的聲音,，而是要想方設(shè)法防止各種電子系統(tǒng)和設(shè)計產(chǎn)生虛假電磁干擾（EMI）。

　　電磁干擾

　　EMI是一種有害的電磁信號,，它從外部滲透到電子電路中,，電磁感應(yīng)、靜電耦合或傳導(dǎo)是產(chǎn)生電磁干擾的原因,。本文的重點(diǎn)是如何正確設(shè)計電子解決方案來幫助工程師“降低噪音”,，限制汽車和工業(yè)應(yīng)用中的電磁干擾，讓這類干擾不再是問題,。

　　汽車領(lǐng)域

　　在汽車創(chuàng)新領(lǐng)域正經(jīng)歷著控制EMI干擾的巨大需求,，隨著交通運(yùn)輸方式的轉(zhuǎn)型,，汽車市場預(yù)計將在未來15年翻一番。這種轉(zhuǎn)變的一部分將是電子工業(yè)及其提供前所未有的新服務(wù)能力的副產(chǎn)品,。這些創(chuàng)新將依賴于塑造未來的四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)——ACES,，即：

　　Automation：自動化

　　Connectivity：互連

　　Electric：電子

　　Shared：共享

　　標(biāo)準(zhǔn)：CISPR

　　汽車工業(yè)通常遵循的是國際無線電干擾特別委員會（CISPR）的標(biāo)準(zhǔn)，CISPR 25條款中第5類測試標(biāo)準(zhǔn)是汽車標(biāo)準(zhǔn),。隨著混合動力汽車和純電動汽車的發(fā)展,，系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)和選配功能以及配件等形式的汽車應(yīng)用電子產(chǎn)品將迅速且持續(xù)的發(fā)展,，進(jìn)而推動汽車市場的壯大,。

　　電磁干擾的根源

　　系統(tǒng)的內(nèi)部和外部都會產(chǎn)生電磁干擾，由于車內(nèi)電子解決方案包含的組件數(shù)目不斷增加,，而且它們必須作為一個有機(jī)整體運(yùn)行,，而不對其他系統(tǒng)產(chǎn)生過多的電磁干擾，因此盡量減少個別組件或整體產(chǎn)生的電磁干擾是至關(guān)重要的,。車輛內(nèi)部和外部電磁發(fā)射源包括：氣囊,、藍(lán)牙技術(shù)設(shè)備、控制器網(wǎng)絡(luò)總線（CAN）,、防撞系統(tǒng)（比如光探測器和距離感應(yīng)器激光/雷達(dá)）,、巡航系統(tǒng)、直流電機(jī),、電子剎車系統(tǒng),、電子控制單元（ECU）、燃料控制系統(tǒng),、游戲系統(tǒng),、車庫門控制器、全球定位系統(tǒng)（GPS）,、點(diǎn)火系統(tǒng),、車載安全系統(tǒng)、信息娛樂系統(tǒng),、動力轉(zhuǎn)向,、無線電（AM/FM/衛(wèi)星）、遙控門控制系統(tǒng),、輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)等,。

　　電磁干擾的問題

　　現(xiàn)代汽車?yán)玫拈_關(guān)電源會產(chǎn)生電磁干擾，使得周圍的系統(tǒng)暴露在這種不必要的干擾環(huán)境之下,。汽車內(nèi)部開關(guān)電源的數(shù)量也在不斷的增加,，加上物理尺寸的縮小，空間更加的緊湊，對于高效運(yùn)轉(zhuǎn),、高溫運(yùn)行以及壽命更長等需要,，所有這些都要求電子產(chǎn)品能夠在這些苛刻的環(huán)境下正常工作。

　　隨著自動駕駛汽車開始進(jìn)入市場,，EMI問題將變得越來越重要,，因?yàn)槿祟愸{駛員已經(jīng)將控制權(quán)、路線和安全等都交給了車輛,，而車輛及乘客的安全將取決于操作系統(tǒng),。

　　減少電磁干擾

　　美國科學(xué)家本杰明?富蘭克林（1705-1795）曾說過一句諺語：“一克（盎司）的預(yù)防勝過一公斤(磅)的治療?！?，這句諺語傳達(dá)了這樣一個事實(shí)：電子工程師應(yīng)該在所有組件都整合在一起之前就考慮電磁干擾問題，因?yàn)槿绻こ處煵辉陂_發(fā)前期投入適當(dāng)?shù)木?，那么就要在開發(fā)后期投入更多的精力和成本,。

　　電子工程師通常采用三種主要的方式來降低電磁干擾：第一種方法是要確保電子元件或系統(tǒng)有一定的電磁屏蔽措施，適當(dāng)?shù)碾姶牌帘伟ㄔ谠O(shè)計中加入導(dǎo)電或磁性材料,，作為屏蔽雜散輻射的屏障,，法拉第屏蔽是一種常見的方法；其次,，工程師可以利用電子過濾,，過濾器的作用是阻止不必要的頻率，同時讓所需要的頻率在幾乎沒有影響的情況下通過,；最后一種方法是建立適當(dāng)?shù)慕拥?，接地為電流進(jìn)入地面提供了一個通道，這是一個低電動勢（電壓）點(diǎn),，這樣有助于減少不必要電荷的過度積累,。

　　下面讓我們來看看兩個完全不同的電子組件如何協(xié)同工作，從而降低噪音并限制汽車系統(tǒng)中的電磁干擾,。

　　解決方案：電源管理IC

　　為了降低電磁干擾，ADI發(fā)明了專利靜音開關(guān)技術(shù),，使其在高頻,、高功率的情況下具有非常棒的屏蔽電磁干擾的性能。靜音開關(guān)技術(shù)將單個大型開關(guān)回路分割成兩個較小的開關(guān)回路,，它的原理是相互抵消磁場,，就像法拉第屏蔽一樣。

　　Silent Switcher? 2架構(gòu)通過在集成電路（IC）內(nèi)部將外部的電壓循環(huán)電容作為內(nèi)部的旁路電容來簡化電路板的設(shè)計與制造,，這樣可以大大降低輻射的電磁干擾,。將電容內(nèi)部化可以通過最小化噪聲天線來降低電磁干擾。靜音開關(guān)的組件也是單片穩(wěn)壓器，通過集成的MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）實(shí)現(xiàn)高度的集成,，所有這些方法都提升了效率,，特別是在更高的開關(guān)頻率下使用時。

　　Silent Switcher? 2的超低電磁干擾消除了PCB（印刷電路板）布局的敏感性,，而降低解決方案成本的一個方法是最小化所需的PCB層數(shù),，盡管這將對性能產(chǎn)生一定的影響。例如工程師不期望2層電路板產(chǎn)生和4層電路板一樣的電磁干擾,，一般情況下采用Silent Switcher? 2技術(shù)的2層電路板甚至單層電路板設(shè)計,，都具有良好的屏蔽電磁干擾性能，這樣可以大大降低制造成本,。

　　此外靜音開關(guān)提供可選的擴(kuò)頻調(diào)制,，這也有助于降低電磁干擾，靜音開關(guān)和Silent Switcher? 2技術(shù)完全滿足汽車系統(tǒng)對屏蔽電磁干擾的要求,。

　　SoC器件電源設(shè)計

　　SoC器件在當(dāng)今的汽車系統(tǒng)應(yīng)用中隨處可見,，例如信息娛樂系統(tǒng)、攝像機(jī),、防撞系統(tǒng),、安全和預(yù)警設(shè)備以及傳感器需要處理的信息越來越多。處理過程必須在高效且獨(dú)立運(yùn)行的系統(tǒng)中進(jìn)行,，不需要額外的功率驅(qū)動,，但它要求高效率。由于SoC器件處理的任務(wù)越來越多而且要消耗更大的功率,，這可能使得電磁干擾管理變得困難,。

　　新型的高科技汽車系統(tǒng)可能集成了很多不同類型的ARM架構(gòu)處理器核心、數(shù)字信號處理器（DSP）,、視頻和圖形處理器以及輔助支持器件,。這些組件都需要可靠的電源驅(qū)動，需要的電壓包括：5v,、3.3v,、1.8v、1.2v,、1.1v和0.8v,。

　　為了滿足目前SoC器件的需求，傳統(tǒng)的開關(guān)電源控制器采用的是MOSFET器件,，單片機(jī)之所以引人注意是因?yàn)槠鋬?nèi)部的MOSFET可以將成本和解決方案尺寸降至最低,，但是其電流和散熱能力通常會限制其使用范圍。LT8650S是一款全新的單片降壓靜音開關(guān)穩(wěn)壓器,，具備支持當(dāng)前SoC應(yīng)用性能和熱管理的能力,。

　　作者簡介

　　Paul Golata于2011年加入貿(mào)澤電子,。作為高級技術(shù)內(nèi)容專家，Paul憑借出色的戰(zhàn)略領(lǐng)導(dǎo)力,、戰(zhàn)術(shù)執(zhí)行力以及先進(jìn)技術(shù)與相關(guān)產(chǎn)品的整體產(chǎn)品線和營銷方向,，為貿(mào)澤電子的成功做出貢獻(xiàn)。 Paul通過編寫?yīng)毺囟袃r值的技術(shù)內(nèi)容為設(shè)計工程師提供最新的技術(shù)資訊,，促進(jìn)并增強(qiáng)了貿(mào)澤電子作為首選分銷商的地位,。在加入貿(mào)澤電子之前，Paul曾在Hughes Aircraft Company,、Melles Griot,、Piper Jaffray、Balzers Optics,、JDSU和Arrow Electronics擔(dān)任過制造,、營銷和銷售相關(guān)職位。Paul擁有伊利諾伊州芝加哥市德睿理工學(xué)院的電子工程學(xué)士學(xué)位,；加州馬里布佩珀代因大學(xué)工商管理碩士學(xué)位,；德克薩斯州沃思堡的西南浸信會神學(xué)院神學(xué)碩士及文學(xué)士學(xué)位；以及德克薩斯州沃思堡西南浸信會神學(xué)院的博士學(xué)位,。