无线充的EMC辐射问题分享

一、 前言

随着用电设备对供电质量、安全性、可靠性、方便性、即时性、特殊场合、特殊地理环境等要求的不断提高，使得接触式电能传输方式越来越不能满足实际需要。无线技术的发展，使得无线电功率的传输成为可能，无线充电器的研究与开发也将实现用户的要求。

二、 原理分析

无线充的工作原理和变压器的工作原理很类似，充电器通电后，产生一个交变电流，交变电流使无线充内部的发射线圈产生一个交变磁场，当手机或者其它需要充电设备靠近这个交变磁场时，充电设备的接收线圈会感受到磁场，并且将电磁能量转化为电能，进行充电，前提条件是充电设备必须有接收线圈。

三、 实际案例分享

上图为某个无线充在无线充电15W正常工作时的垂直方向和水平方向的测试数据。我们可以看到的是两个方向测试的结果差异不大，都是在30MHz~200MHz之间有一些包络超标。

通过噪声超标的频段推测噪声源头是主板的DCDC噪声和MOS管开关噪声，通过电源线束传输增强导致噪声超标。

根据推测，我们可以通过对噪声源头以及噪声路径进行整改，从而降低噪声。

1.在噪声源头DCDC的SW脚靠近芯片端接入RC吸收电路10Ω2.2nf。

2.MOS管产生噪声的原因是当MOSFET关断时，其DS之间的电压从0上升到Vds(off)，因此有很大的dV/dt，我们可以通过增大MOS管的驱动电阻来增长MOS管的关断时间，在开关时刻电压电流交叠时间就越大，造成的开关损耗就越大，从而达到dV/dt下降的结果。MOS管的驱动电阻有一个选取范围，通常是5Ω~100Ω之间，在这里我们将5Ω调成10Ω。

如上图所示，RL为驱动电阻位置，右边为方波输出

3.针对电源线束引出的噪声增强问题，在电源输入的正极和负极绕一个磁环，发现噪声有明显的改善，把磁环换成我们公司的大电流共模滤波器，根据封装和电流要求，所以选择了TLDCM7035-2-701TF的大电流共模滤波器。根据单极天线骚扰源公式：E=12.6*10^-7fIL/r

E:电场强度(V/m)

f :电流的频率(MHz)

L:电缆的长度(m)

I :电流的强度(mA)

r :测试点到电流环路的距离(m)

我们通过减小噪声输出的天线长度来降低噪声。

在将共模电感设计进电路的时候，我们需要注意共模电感下的地层需要掏空，滤波电路的输入、输出之间要做好隔离，共模电感才能达到很好的滤波作用。（具体可以参考上图设计L3）

如上图所示，我们可以看到在30MHz~200MHz之间有一些包络超标都有了明显的改善。

在PCB板设计时，我们可以根据环形天线骚扰源公式：E=263*10-16f^2AI/r

E:辐射强度(V/m)

f :电流的频率(MHz)

A:电流的环路面积(cm2)

I :电流的强度(mA)

r :测试点到电流环路的距离(m)

对PCB板设计优化来减小噪声回路面积从而达到降低噪声的目的，在设计电路时，我们尽可能的将电容和电感往DCDC芯片靠近。我们还可以在PCB板背面覆铜到地，这样会有更好地散热和也能降低噪声，最好使用多层板。

四、 总结

无线充是最近几年才开始流行并且广泛使用的，所以关于无线充的其它一些EMC问题还是比较少遇到，当我们遇到这些问题时，依然是遵从干扰源--耦合路径--干扰敏感源这三方面去分析并且解决问题。