新型抑制和降低电磁干扰技术在便携式设备中的应用

1  问题的提出与方案的呈现

　　1.1 便携式设备内部和外部产生的EMI(电磁干扰)与影响

　　众所周知，当电信号处于开关状态时，会产生EMI，一旦电信号状态发生变化，电流流动要产生电磁场。所产生的电磁场可通过不同途径与其它电磁信号相互作用。这些产生EMI相互作用可能发生在设备内部或外部。其电磁干扰信号传输途径见图1(a)(b)所示。



图1 （a）电磁干扰信号示意图（b）电磁干扰信号传输途径

　　外部EMI能够扰乱许多设备的运行，其中包括音频设备、电视接收机、内置医疗设备和无线控制系统。由于这些EMI可能产生严重的后果，如今国际上规定了相类似的适用于全世界的要求。如果不能按照这些要求去阻止超过EMI限值的产品销售，就可能会损坏其它产品。

　　内部EMI会产生更加错综复杂的后果，可能造成设备内部其它信号无法预测的特性改变。这种EMI会导致难以诊断和修复的间歇发生的可靠性问题。如果设备包含可能被EMI严重破坏的无线整机电路，内部EMI将是一个更加严重的问题。

　　1.2 解决方案的呈现

　　由上所知，对于如蜂窝电话和笔记本电脑等低功耗便携式设备来说，降低电磁于扰(EMl)与EMC特性，以及延长电池寿命、减少电路板空间等问题往往至关重要，而对于大功率设备（如车载音响系统或平板显示器）来说，则要求最大限度降低散热需求和发热量。在上述二大问题中很重要的是与降低电磁于扰(EMl)密切相关。其原因分析如下。

　　(1)由于便携式设备中开关稳压器能极大地节省空间并具有极低的功耗，开关稳压器正逐步取代线性稳压器，而进入各种新型应用中。但开关稳压器有一个缺点，其内部开关电流可能产生EMI。EMI的峰值能量集中在开关频率上，降低EMI的传统方法是谨慎处理接地、屏蔽和滤波，以控制和抑制稳压器内部开关电流所产生的辐射为主。此外，降低开关电流的幅度和改变频率也能降低EMI。确切地说，多相同步和扩展频谱频率调制(SSEM)及反馈网络技术是降低EMI的两种强有力的工具。

　　(2)在日新月异的多媒体时代新潮中关键的部件--现代D类放大器己成为便携式和大功率应用的理想选择。从而要求现代D类放大器应具有独特的高效特性。为此，当今许多现代D类放大器采用先进的扩谱调制技术，可以降低电磁于扰(EMl)并免去外部滤波器。而省掉外部滤波器器不仅降低了电路板空间要求，同时大幅度降低了很多便携式/紧凑型应用的成本。

　　由此推出抑制和降低EMI新技术的应用。对抑制和降低EMI的技术可有二种，其一是通过接地、屏蔽和滤波的方法，但对于高速与频率高的电子系统或便携式设备而言，就显得很传统了。其二就是改变NRZ测试码型功率谱的频率或者幅度与频谱扩散新技术。利用反馈网络与频率扩展技术以改善设备的EMI，是便携设备中的开关稳压器与现代D类放大器中很有效的方案。

　　值此，本文仅对其反馈技术、扩谱调制技术在现代D类放大器中降低电磁于扰(EMl)的应用及其新一代无滤波器D类放大器作分析说明。既然这是一个新技术趋势，故本文从系统性的角度出发，首先介绍基于PWM方式的传统D类放大器存在的问题。