在設計新的電子產品時，你是否遇到過這樣的情況：產品在某些頻段下會對周圍的設備產生干擾，甚至在EMC測試中未能通過？這很可能就是由于輻射EMI（電磁干擾）導致的。當開關電源中的電流變化產生未被控制的電場和磁場時，這些能量會以無線電波的形式向外輻射，影響周圍電子設備的正常工作。本文將詳細介紹輻射EMI的測試方法、產生原因及優化策略。

1. 輻射EMI的測試介紹

輻射EMI測試旨在評估電子設備對外部環境的影響。測試的主要組成部分包括：

干擾源：受測設備（EUT）以及輸入輸出線。

耦合途徑：通常為空間耦合，涉及磁場或電場傳播。

敏感設備：根據不同測試頻段更換測試所用天線，常規天線包括單極（桿）天線、雙錐天線、對數天線和喇叭天線。根據不同的測試標準，天線與受測設備的距離通常有1m、3m、10m等。

2. 輻射EMI產生的原因

輻射發射測試（RE）的優化方式與傳導EMI的優化方法基本相同。以下是輻射EMI產生的主要原因及其解釋：

2.1 斷續電流回路影響

對于輻射發射，需要兩個條件：激勵源和天線。針對DC-DC轉換器，輻射的激勵源與傳導相同，都是快速的斷續電流變化回路（di/dt）和電壓變化節點（dv/dt）。電壓變化節點主要對30MHz以下的輻射發射產生影響。

實際PCB走線（或鋪銅）總會帶來寄生電阻與寄生電感，統稱為寄生阻抗-Zx。寄生感抗值為jωL，因此當頻率很高時寄生感抗值也會很高，此時Zx兩端會產生壓差，視為激勵源，輸入輸出線徑被視為天線發射輻射。同時，輸入回路組成環形天線，交變電流產生磁場，輸入線徑作為天線發射輻射。

2.2 電壓變化節點影響

對于SW節點主要是快速電壓變化（dv/dt），此時向外發射電場信號，主要通過電感以及SW鋪銅作為天線對外進行影響。由于容易被單極（桿）天線接收，此時主要影響30MHz以下的輻射發射測試。

3. 輻射EMI的優化策略

3.1 斷續電流回路優化

以BUCK電路為例，輸入回路所發射的磁場與電流以及輸入回路的面積成正比。輸入電流很難變小，因此盡可能減小輸入回路的面積是有效的手段。輸入電容應盡可能靠近功率管和基準地（續流管接地處），使輸入回路盡可能小，從而減少走線上的寄生阻抗，進一步優化。

盡量使用4層以上的PCB設計，并保證其中一層在斷續電流回路下是一整片的地。此時斷續電流回路的磁場在地上會出現相反的渦流相互抵消。同時整片的地通過打過孔可以方便最小回路的設計。增加共模電感（或輸入正負極增加相同電感），可以對走線寄生阻抗引起的激勵源起到抑制作用。

3.2 電壓變化節點優化

對于電壓變化節點輻射優化與傳導的優化基本相同，鋪銅面積盡量小，盡可能選取屏蔽效果好的電感，選取小體積的電感等。如果因為功率和飽和電流的限制無法控制電感體積時，對開關節點（鋪銅以及電感）進行屏蔽是最后的解決方案。

4. 芯片選型對輻射影響

4.1 對稱設計的芯片選擇

選擇具有對稱設計的輸入腳的芯片可以優化斷續電流回路。芯洲科技的SCT2434A/CQ、SCT2464Q等產品采用對稱設計，有效減少了磁感應線的相互抵消。

4.2 抖頻功能

帶有抖頻功能的產品能夠將能量分布到不同頻率區域，顯著提升斷續電流回路和電壓變化節點的輻射性能。特別是在測試超出開關頻率倍頻的頻點時，抖頻功能的效果尤為明顯。芯洲科技的40V和60V系列產品均配備了抖頻功能，幫助客戶更好地應對EMI挑戰，提升系統穩定性。

4.3 模組產品

在模組產品設計中，集成電感和輸入小電容對優化斷續電流回路和開關節點鋪銅面積至關重要。芯洲科技推出的SCT2230M和SCT2160M模組產品不僅實現了開關節點鋪銅面積的最小化，還通過集成輸入小電容顯著優化了斷續電流回路。

結語

通過理解輻射EMI的產生原因和優化策略，設計師可以在產品開發過程中采取有效措施，避免不必要的電磁干擾問題。無論是選擇合適的芯片、優化PCB布局，還是采用先進的技術如抖頻功能，都能顯著提升產品的電磁兼容性。如需SCT2434A/CQ，SCT2464Q、SCT2230M和SCT2160M產品規格書、樣片測試、采購等需求，請加客服微信：13310830171。