开关电源系列（四）寄生参数对EMI的影响
一、MOS管散热铜皮与散热片对EMI的影响分析
1.1、MOS管与散热片寄生电容对EMI的影响分析与对策
原边MOS管与散热片间形成的寄生电容，在散热片上产生感应电动势，同时在散热片上产生强电场辐射。为解决散热片强电场辐射问题，需要在散热片与原边大电解的负极间建立等电位。
散热片与原边大电解的负极间PCB布线寄生电感切实存在，此寄生电感与原边MOS管及散热片间寄生电容形成LC寄生振荡，寄生电容大小由散热片与原边MOS管间面积、距离相关，寄生电感大小由PCB布线长度、宽度决定。为抑制两者之间的寄生振荡，通常会将散热片通过串联电阻接到原边大电解的负极。
1.2、MOS管散热铜皮对EMI的影响分析与对策
原边MOS管散热铜皮通常与MOS管D极相连，而D极在MOS管开关过程中，本身就是电压突变点，即强电场辐射点，同时又是电流突变点，即强磁场辐射点。强电场容易在附近布线上产生感应电流，即发生容性耦合（电场耦合）；强磁场容易在周围布线上(信号电流环路中）产生感应电压，即发生感性耦合（磁场耦合）。
在整机布局布线过程中，MOS管散热铜皮应避免靠近喇叭线、按键线、AC电源线等外部线材。在PCB布局布线过程中，MOS管散热铜皮应避免靠近开关电源滤波器、敏感电路等。
二、变压器励磁电感与MOS管D-S极寄生电容形成的LC振荡
原边MOS管在Toff期间，D-S极间寄生电容与变压器励磁电感会形成寄生的LC振荡，振荡频率由励磁电感感量与D-S极间寄生电容参数共同决定。由于此寄生振荡环路包含在原边MOS管的开通电流环路中，属于功率环路无法通过串联电阻的方式破坏LC振荡，只可通过电源滤波器滤除。
励磁电感与MOS管D-S极寄生电容振荡波形
2.1、D-S极并联电容参数的影响分析：
并联100pF电容时测量波形
2.2、原边MOS管D极与变压器励磁电感之间串联磁珠：
为解决励磁电感与原边MOS管D-S极间寄生电容的振荡问题，在变压器励磁电感与原边MOS管之间串联磁珠，抑制高频振荡。下图删除串联6mm磁珠后的测试波形，MOS管电流振幅有微小改变，而D极电压振幅变大，振铃也更加明显。
删除串联6mm磁珠的测试波形
三、驱动控制电路对EMI的影响分析
3.1、QR模式驱动控制
QR模式也叫反激准谐振模式，其实质是DCM模式的一种特殊情况，是指当磁芯能量完全释放完毕后，变压器的初级电感和MOS管的结电容进行谐振，MOS管结电容放电到最低时，初级开关导通。
QR模式通常是指将真实的硬开关转换器与谐振相结合。与常规PWM控制相比，QR模式产生的开关损耗更小。准谐振的优点之一是能够减小传导或辐射干扰的频谱分量。
v传统PWM控制方式Vds电压波形与传导测试数据
vQR模式Vds电压波形与传导测试数据
QR模式就是增加了谷底检测功能，改善MOS管的开通损耗，从而改善效率。为解决励磁电感与原边MOS管D-S极间寄生电容的振荡问题，在变压器励磁电感与原边MOS管之间串联磁珠，抑制高频振荡。下图删除串联6mm磁珠后的测试波形，MOS管电流振幅有微小改变，而D极电压振幅变大，振铃也更加明显。
3.2、抖频技术的应用
频率抖动（Jitter Frequency)技术不是从减小分布参数，也不是采用滤波旁路的方式，而是从EMI测试仪器的测试原理出发，使集中的频谱能量分散的角度来实现AVG值的降低。
传导测试的原理是用测量接收机将噪声信号中的频率分量以一定的通频带选择出来，并给予显示和记录，当连续改变设定频率时就能得到噪声信号的频谱。对噪声信号进行谐波分析，可得出谐波波形中的谐波幅值和相角。
采用频率抖动技术的着眼点在于分散谐波干扰能量，使得开关电源的工作频率并非不变，而是周期性地变化，由于分布在较广的频率范围内，因此可以降低EMI测量的峰值。发射能量的减少取决于调制频率的选择（抖动率）、抖动带宽以及接收机的分辨带宽。
v抖频与非抖频电压波形对比
无抖频功能MOS管D极电压波形
抖频功能MOS管D极电压波形
同样的电路设计、外围参数不变的前提下，分别测试使用无抖频功能控制IC和有抖频功能控制IC时，原边开关MOS管D极波形如上图所示。从波形来看，主要体现在自由振荡时的振荡收敛速度，振荡峰值的差异。
v抖频与非抖频传导测试数据对比
无抖频功能传导测试数据
抖频功能传导测试数据
其噪声信号的准峰值（QP）随频率增加的变动较小，而噪声信号的平均值（AVG）则随着频率的增加而下降得十分明显。
频率抖动技术是一种通过改善控制技术来优化性能的新方法，该方法被广泛的应用于高频开关电路中，现在已被集成在开关电源控制芯片，用于小功率开关电源中，从而为抑制开关电源的电磁干扰提供了一种新的思路。
3.3、开关MOS管G极驱动的影响分析
MOS管驱动电路设计
MOS管寄生电容模型
MOS管开通速度及开关损耗不仅受控制IC的开关频率、占空比影响，还受到MOS管的驱动电路设计、MOS管本体寄生参数的影响。通常采用调节开关MOS管G极驱动串联电阻参数的方式，来降低MOS管开关过程产生的di/dt、dv/dt噪声，改善EMI性能（主要是辐射/骚扰功率）
其原理是通过MOS管G极驱动电阻与G-S极间寄生电容，形成的RC效应，来降低驱动信号的高频份量，达到降低开关噪声的目的。其副作用就是增加MOS管的开关损耗，影响其温升指标。
