Buck电源转换器是一种常用的DC-DC转换器，其主要功能是将高电压的直流电源转换为低电压的直流电源。由于其高效率和低成本等优点，Buck电源转换器已经被广泛应用于各种电子设备中。然而，由于其工作过程中会产生电磁干扰（EMI），这可能会对其他设备或系统造成干扰，因此需要采取措施来消除EMI问题。

本文将介绍一些消除Buck电源转换器中EMI问题的方法。

1. 优化滤波器设计

滤波器是消除EMI问题的一种有效方法。在Buck电源转换器中，滤波器可以通过限制高频噪声的传播来降低EMI。选择合适的滤波器可以大大减少EMI的干扰。

常用的滤波器包括电容滤波器、电感滤波器和RC滤波器等。

电容滤波器是一种简单、易于实现的滤波器，其具有低成本、小体积和低损耗等优点。电感滤波器则具有更好的抑制高频噪声的能力，但需要较大的电感。RC滤波器则是一种常用的低通滤波器，其具有简单、易于实现的特点。

在选择滤波器时，需要根据实际情况进行选择。如果需要抑制高频噪声，可以选择电感滤波器或RC滤波器；如果需要降低EMI的整体水平，可以选择电容滤波器。

2. 降低开关频率

EMI辐射通常发生在较高的频率段（如50MHz至300MHz）。通过适当降低开关频率，可以减少辐射的能量，从而降低EMI水平。但需要注意的是，降低开关频率可能会增加电感值和PCB面积，影响整体设计的效率和成本。

注：有的buck芯片引脚可以通过改变与之串联的电阻来修改开关频率。

3. 优化PCB布局

PCB布局是影响EMI问题的一个重要因素。如果布局不合理，可能会导致电磁干扰的增加。因此，在设计Buck电源转换器时，需要优化PCB布局，以降低EMI的干扰。

减少环路面积：减小电流回路的面积可以降低磁场辐射的强度。在设计中应尽量使电流路径短而直，避免形成大的环路。
布局滤波元件：将滤波元件（如电感、电容）放置在靠近噪声源的位置，以更有效地抑制噪声的传播。
使用多层板：多层板设计可以提供更好的地线层和电源层，减少地线的电阻和电感，从而降低EMI。

4. 选择合适的元件

功率电感：选择具有高饱和电流和低直流电阻的功率电感，以减少开关管的损失和电磁干扰。
小结：功率电感是Buck电源转换器中的重要元件，其主要功能是储存和释放能量。选择合适的功率电感可以有效降低EMI的干扰。
开关管：选择具有低导通电阻和低反向恢复时间的开关管，以减少热损失和开关损失，从而降低EMI。
小结：开关管是Buck电源转换器中的另一个重要元件，其主要功能是控制电流的流动。选择合适的开关管可以有效降低EMI的干扰。
负载电容：选择具有低ESR（等效串联电阻）和低ESL（等效串联电感）的负载电容，以减少高频噪声的传播。还应该选择具有低损耗和高温度稳定性的负载电容，以确保系统的稳定性和可靠性。
小结：负载电容是Buck电源转换器中的另一个重要元件，其主要功能是平滑输出电压。选择合适的负载电容可以有效降低EMI的干扰。

5. 其他措施

在自举电容上串联电阻：通过在自举电容上串联一个小电阻（如5-10欧姆），可以快速放完电，减少MOS管的导通速度，从而降低EMI辐射。但需要注意不要选择过大的电阻，以免影响电路性能。

RC缓冲抑制电路：在开关节点处添加RC缓冲抑制电路，可以减少振铃效应，但同样需要注意不要过度增加开关损耗。

正确添加RC缓冲电路可有效地抑制振铃现象，同时会增加开关切换的损耗。

在开关节点SW处和功率地之间串联一个电阻R_{s}和电容C_{s}，注意R_{s}和C_{s}的大小一定要计算正确，随意放两个上去，并不会有效果，还会减少效率。

缓冲电路RC值的确定：

1、用示波器观察SW引脚与GND引脚之间的波形，测量上升沿尖峰谐振频率即原始振铃信号的频率。

2、在SW与GND之间焊接一个电容（先不接电阻，电容最好用COG或者X7R），调整电容值，直到尖峰谐振频率降低到原来的二分之一左右。此时该电容值为产生尖峰电压的寄生电容值的三倍。最佳电容值可以通过尝试并联不同容量的电容来确定。最好从小容量电容开始（如100pF），然后逐渐增大。C的取值通常取电路寄生电容的4~10倍。使用更大的电容可以轻微降低电压过冲，但要以更多的功率耗散和更低的逆变效率为代价。

3、计算寄生电感值

用这个公式算出寄生电感L的值。

:就是上文说的原始振铃信号的频率。

：上文试出来的寄生电容值。

4、计算特征阻抗

特征阻抗:

：寄生电感值。

：寄生电容值

5、选择合适的电阻和电容值，缓冲电路中的电阻值R接近上面的L，电容值C取寄生电容C的4~10倍之间。

选择好RC抑制电路的参数后，上升沿振铃情况明显好转；但下降沿没有什么变化。

Rboot对效率的影响比较小，但在负载很重的时候其影响会加大。

RC平滑抑制电路对效率的影响会比较大，特别是轻载和中等负载的情况下，但最大也就1~2%，处于可以接受的范围。特别注意，当Buck转换器的工作频率很高和输出电压很高的时候，RC平滑抑制电路对效率的影响会很大。

总结如何确定合适的缓冲电路RC值：

1、用示波器观察SW引脚与GND引脚之间的波形，测量尖峰谐振频率即原始振铃信号的频率.

2、在SW与GND之间焊接一个电容（无电阻，仅电容），调整电容值，直到尖峰谐振频率降到原来的二分之一左右。此时，该电容值为产生尖峰电压的寄生电容值的3倍。

3、知道寄生电容值后，带入公式求得寄生电感L。其中，L是寄生电感值，C是寄生电容值。

4、再将寄生电容值和寄生电感值代入算出来寄生阻抗Z。

5、最后就可以确认缓冲电路的RC值了，缓冲电路的电阻R应接近特征阻抗Z；电容值C取寄生电容的4~10倍。使用更大的电容可以轻微降低电压的过冲，但要以更多的功率耗散和更低的逆变效率为代价。

6、缓冲电路的电阻封装选择：

用公式算出电阻功率，决定使用想要承受能力的封装。

：缓冲电路的实际电容值（上面5、取定的值）。

和:改造后只有上升沿变化，用示波器看最大输入电压时，上升沿最大值（一般直接取输入电压最大值），上升沿最小值。

Buck转换器PCB布局设计要点：

1、在噪声敏感的应用中，最好选用小型封装的、电感低的晶圆倒装芯片。

2、确定开关切换回路的VIN和GND引脚位置，不同尺寸的输入电容要尽可能靠近这些节点，因为这个切换回路承载很高的电流变化率，所以面积要尽可能小。

3、将输出电容地放在不与输入电容切换路径发生重叠的位置，避免高频噪声串入输出电压中。

4、开关切换节点（SW）和BOOT引脚（BST）含有很高的电压变化率，可导致严重的电场辐射，因此其铜箔面积应当保持最小化，还要避开其他敏感电路.

5、转换器的小信号部分要与大功率的开关切换部分分开，其地线应当位于干净无噪声的地方，千万不要把输入端的电流信号和输入端的纹波电流引入其中。其实就是要把功率地和模拟地AGND隔开。

6、不要再关键回路上使用热阻焊盘，它们会引入多余的电感特性。

7、使用地线层时，要尽量保持输入切换回路下面的地层的完整性。任何对这一区域地线层的切割都会降低地线层的有效性，即使是通过地线层的信号过孔也会增加其阻抗。

8、过孔可以被用于连接退耦电容和芯片的地到地线层，这可使回路最短化。但需要牢记的是过孔的电感量大约在0.1~0.5nH之间，这会跟据过孔的尺寸不同而不同，它们可增加总的回路电感量。对于低阻抗的连接来说，使用多个过孔是应该的。

9、要注意将地线层作为电流回流的路径会将大量噪声引入地线层，为此可将局部地线层独立出来，在通过一个噪声很低的点接入主地中。

10、当地线层很靠近辐射回路的时候，其对回路的屏蔽效果会得到有效的加强。因此，在设计多层PCB的时候，可将完整的地线层放在第二层，使其直接位于承载了大电流的顶层下面。

11、非屏蔽电感会生成大量的漏磁，它们会进入其他回路和滤波元件之中。在噪声敏感的应用中应当使用半屏蔽或全屏蔽电感，还要让敏感电路和回路远离电感。

电容选型：

输入电容：电解电容。（选ESR大的）

输出电容：陶瓷电容（MLCC）、X7R、固态电容。（选ESR小的）