为了降低EMI,厂商有多努力

科技确有核芯 2025-04-16 08:24:43
电子发烧友网报道(文 / 黄山明)在储能技术迅猛发展的当下,如何降低电磁干扰(EMI)已成为市场瞩目的焦点。EMI 是一种由高频开关器件、电流突变等因素产生的电磁噪声,它可能对系统自身或周边设备的正常运行造成影响。 倘若 EMI 过高,极有可能干扰 BMS 的电压 / 电流检测,导致检测误差,使逆变器控制信号失真,甚至触发保护机制,致使设备停机。严重的 EMI 还可能引发电路误动作,甚至造成高压击穿,进而带来设备损坏或火灾风险。而且,过高的 EMI 会导致产品无法通过 EMC 认证,从而无法进入市场。 EMI 通常源自一些高频开关器件。例如,储能逆变器、BMS 等电路中采用的快恢复二极管、MOSFET 等器件,在高频切换(30 - 70kHz)时,由于反向恢复时间(Trr)和寄生电容充放电,会产生电流脉冲和电压尖峰,进而形成高频噪声源。 此外,一些功率电路拓扑中,大电流回路的电流突变(di/dt)会通过导线或空间耦合产生差模和共模干扰。同时,电网波动、雷电等外部电磁场也可能通过传导路径引入干扰。 厂商如何降低 EMI 鉴于 EMI 的破坏性,在电动车、工业储能和可再生能源整合领域,降低 EMI 的需求极为迫切。研究显示,EMI 减少技术不仅能够提高系统可靠性,还能满足诸如 CISPR 32 Class B 等严格的国际标准。 那么,企业是如何降低 EMI 的呢?以 TI 的 bq24192 数据手册为例,其中强调要最小化高频电流路径循环,以防止电磁场辐射和高频共振问题。固定频率(如 1.5 MHz)有助于简化输出滤波器设计,这可能会对 EMI 性能产生间接影响。 相比之下,电源管理 IC,尤其是 DC - DC 转换器 IC,在储能系统中发挥着关键作用,并且具备明确的 EMI 减少功能。 例如,TI 的 LM25149 在负载电流超过 40% 时会自动启用,从而减少低频 EMI。其规格包括 DC 增益 68 dB、统一增益带宽 300 MHz,同时结合低频三角形和高频随机调制,可减少导电排放 15 dBμV(150 kHz 至 30 MHz)和 5 dBμV(30 MHz 至 108 MHz),调制频率为 8.2 至 16.2 kHz,调制频率变化 7%,以此降低 EMI。 国内厂商也有诸多方案。比如南芯科技 SC814xx 系列降压转换器,通过展频技术分散噪声能量,降低峰值 EMI,并通过 RBOOT 调整开关节点频率,避免因共振效应引发的 EMI 峰值。 元芯半导体的 YX2265 Buck - Boost 控制器,除采用展频技术外,还借助 MPPT 算法实现太阳能板最大功率跟踪,减少能量波动。世微的 AP2813 双路降压恒流驱动器,则通过平均电流采样模式,提高宽电压输入下的电流精度,从而间接减少噪声。 此外,通过感测并消除噪声,特别是在低频范围,可将外部差模输入滤波器尺寸减小 50%,降低系统成本,同时实现主动 EMI 过滤。 还可通过对时钟频率进行微调,降低峰值能量,减少基频和谐波的 EMI。Renesas 的扩展频谱时钟生成器(SSCG)支持下扩展和中心扩展模式。另外,选择合适的开关频率(如 1.5 MHz 至 2.1 MHz)并优化 PCB 布局,能够减少高频电流路径循环,防止电磁场辐射。 小结 研究预测,到 2030 年,全球储能安装容量将超过 30GW,这凸显了对高效、低 EMI 的 IC 的需求。降低 EMI 可通过展频技术、优化封装设计、缩短电流路径、集成保护机制、采用自适应工作模式等方式实现。这些芯片通过集成多种技术,在提升能效的同时显著降低 EMI,满足了储能系统对稳定性和可靠性的要求。
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