1导电磁干扰介绍
在开关电源中，开关管的周期性断开会产生周期性电流突变（di/dt）和电压突变(dv/dt)，周期性电流变化和电压变化会导致电磁干扰。
图1所示为Buck在Buck上管电流和下管电流在电路中发生突变。这些突变电流导致电磁干扰。
图 1Buck电路中的电流变化
图2为Buck上管电流的频域分析图。基波及其谐波频率出现电磁干扰。这种噪声是由开关电源的特性引起的，其产生是不可避免的。因此，有必要π抑制类型滤波器的干扰。
图2Buck上管电流频域分析
2π滤波器设计原理
图3是典型的传导EMI测试架构，DUT待测设备。LISN主要用于隔离电网在测试过程中可能引起的高频干扰EMI测量到DUT产生的真正EMI干扰。π滤波器由滤波器电感Lf，滤波电容Cf和阻尼电容Cd组成。Cin是DCDC输入电容。π滤波器用于过滤DUT产生的EMI，以阻止DUT对电网的电磁干扰。
图3典型π型滤波器原理图
π型滤波器的设计步骤如下。
在设计π在型滤波器中，首先要确定衰减量|Att|_dB。若已测量未加π型滤波器的传导EMI，只需在基波处使用最大干扰值Vnoise减去相应的频率EMI最大标准允许dBuV噪声Vmax即可。
|Att|_dB=V_noise-V_max
若未测未加π型滤波器的传导EMI，衰减量可以通过以下公式进行估计。下面的公式通过分解开关电流的傅里叶来获得估计的基波干扰，然后减去相应的频率EMI最大标准允许dBuV噪声Vmax，得到预估衰减量。
|Att|_dB=20log((I/(π^2fsC_IN)sinπD)/1uV)-V_max
其中：
?Vmax是EMI最大标准允许dBuV噪声；
?CIN已有输入电容；
? D是占空比；I输出电流；
?fs是开关频率。
电感Lf取值通常在1uH到10uH之间。可根据情况选择电感值。若用于大电流应用，可选择小电感减少损耗。
电容Cfa值用于确保EMI滤波器的谐振频率至少低于开关频率的十分之一。Cfb值用于确保EMI滤波器有足够的衰减。Cfa和Cfb更大的值作为滤波电容Cf容值。
C_fa=C_IN/(C_INL_f〖(2πfs/10)〗^2-1)
C_fb=1/L_f(〖〖(10)〗^(|Att|_dB/40)/2πfs)〗^2
滤波电感Lf和滤波电容Cf组成的LC滤波器能有效抑制传导噪声。同时，滤波电感Lf和输入电容CIN也形成了一个LC滤波电路。这个LC滤波电路的输出阻抗(即π型滤波器在VIN点的阻抗)必须足够小才能使π型式滤波器不会明显影响开关电源的环路增益。LCR电路的Q值为L/C/R。要使π型式滤波器对开关电源的尽可能小，则需要增加阻尼电容Cd和ESRd来降低LC的Q值。图4显示了不同Cd从值对应的增益曲线可以看出增加CdQ值可以降低。图5显示了不同ESR从值对应的增益曲线可以看出ESRQ值的增加可以降低。
图 4LC滤波中电容Cd对Q值的影响
图5LC滤波中电容Cd的ESR值对Q值的影响
对于Cd和ESRd按以下公式取值：
C_d≥4*C_IN
〖ESR〗_d=√(L_f/C_IN)
阻尼电容Cd一般建议使用等效串联电阻较大（ESR）电解电容。除上述原因外，Cd的ESR可避免DCDC输入产生振荡。DCDC当输入电压升高时，输入电流降低，因此可等效为负阻抗电路。负阻抗电路和LC滤波器很容易振荡，需要Cd有一定的ESR来避免输入产生振荡。
3π实用分析型滤波器
图6所示是芯洲科技SCT2450在车载导航产品π型滤波器的传导试验结果，传导干扰超标主要是开关频率(fsw=850kHz)以及谐波频率。因为传导EMI超标，需要使用π优化型滤波器。
图 6无π型滤波器的传导试验结果
以下为π型滤波器计算步骤：
开关频率为850KHz，输入为12V，输出为5V,3A。输入电容为20uF。EN 基波处55032的限制为45dBuV。已知量总结如下：
D=41.67%，fs=850KHz,CIN=20uF,I=3A,Vmax=45dBuV
从图6可以看出，基波的最大干扰值是90dBuV。通过我们的目标π将干扰降低为型滤波器Vmax=45dBuV。因此，衰减倍数为：
|Att|_dB=90dBuV-45dBuV=45dBuV
选择以减少电感带来的效率损失Lf=1.5uH。
C_fa=C_IN/(C_INL_f〖(2πfs/10)〗^2-1)=2.64uF
C_fb=1/L_f(〖〖(10)〗^(|Att|_dB/40)/2πfs)〗^2=4.15uF
选取Cf=4.7uF.
Cd≥4*CIN=80uF;
〖ESR〗_d=√(L_f/C_IN)=0.273Ω
此处选用Cd=100uF，选择比较大ESR电解电容。
图7使用上述参数π型滤波器的模拟结果。在开关频率上可以看到，π干扰信号超过40个db抑制效果。
图 7π模拟型滤波器增益曲线
图8使用上述参数π型滤波器的实际测试结果。π类型滤波器能显著改善传导干扰。
图 8 加π型滤波器后的传导试验结果