LED臺燈逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的臺燈，被廣泛應用于中小學生的家庭書桌上，其產(chǎn)生的商機也被重多廠商爭奪，市場上LED臺燈品牌眾多，品質(zhì)卻參差不齊，尤其是EMC性能則更容易被廠家所忽略，下面介紹LED臺燈項目輻射發(fā)射調(diào)試案例。

1.案例現(xiàn)象描述

某客戶生產(chǎn)制造LED臺燈產(chǎn)品，客戶反饋使用GB17743 B標準進行30MHz-1GHz的輻射發(fā)射測試，發(fā)現(xiàn)80MHz-230MHz頻段嚴重超出標準限值，具體輻射發(fā)射測試數(shù)據(jù)如圖1所示，客戶委托我司進行整改。

圖1：輻射發(fā)射測試數(shù)據(jù)截圖（客戶提供測試數(shù)據(jù)）

2.問題原因過程

根據(jù)客戶提供的輻射發(fā)射測試數(shù)據(jù)，分析測試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)存在多個包絡狀噪聲干擾，且頻帶較寬，初步判定是開關電源產(chǎn)生的噪聲，且存在多個諧振頻率點。客戶安排郵寄產(chǎn)品到我司進行分析調(diào)試，收到客戶提供的樣品，安排進行輻射發(fā)射測試，與客戶端測試進行輻射發(fā)射測試數(shù)據(jù)的對齊，初始輻射發(fā)射測試數(shù)據(jù)如圖2所示：    

圖2：輻射發(fā)射測試數(shù)據(jù)截圖（初始輻射發(fā)射數(shù)據(jù)）

圖3：LED臺燈（產(chǎn)品形態(tài)圖，僅供參考）

客戶端更換過不同的電源適配器無明顯改善，在電源適配器的輸入輸出端增加磁環(huán)也無明顯改善，基本排除噪聲來源電源適配器的可能性。LED采用純塑膠結構設計，無金屬結構件，板卡無接地設計，高頻噪聲電流無法通過接地來進行旁路，高頻噪聲電流的回流路徑則相對不可控，需要在源頭抑制噪聲?？蛻裘鞔_要求不可以通過增加磁環(huán)，修改結構設計、增加外部濾波器的方式解決，解決方案只僅限于板卡上增加措施，給調(diào)試工作帶來了很多限制，增加了問題解決難度。    

圖4：LED臺燈產(chǎn)品內(nèi)部結構圖

根據(jù)客戶提供的電路設計圖可知，LED臺燈板卡采用24V直流輸入（外置電源適配器），經(jīng)過異步Buck DC-DC降壓給MCU芯片供電，同時24V再通過三路同步Buck DC-DC降壓后分別給三路LED燈供電，通過控制三路同步Buck DC-DC來調(diào)節(jié)LED等亮度、顏色選擇。根據(jù)電路設計分析，判斷噪聲主要來源于異步Buck DC-DC和同步Buck DC-DC電路，結合系統(tǒng)設計判斷耦合路徑為LED燈連接線纜。    

圖5：LED臺燈電路設計

將產(chǎn)品放置在電波暗室內(nèi)，問題現(xiàn)象重現(xiàn)后，將LED燈連接線纜移除，除80MHz頻點無明顯改善，其它的噪聲頻點都降低到標準限值以下6dB，說明其它的噪聲均是來自三路同步Buck DC-DC電路。而80MHz頻點噪聲主要來自異步Buck DC-DC電路，分析判斷是其續(xù)流二極管反向恢復電流噪聲引起，二極管未預留RC吸收電路，需額外增加RC吸收電路來改善二極管反向恢復問題。    

圖6：異步Buck DC-DC續(xù)流二極管增加RC吸收電路

異步Buck DC-DC續(xù)流二極管增加RC吸收電路（電容220pF,電阻使用5R1ohm），輻射發(fā)射測試發(fā)現(xiàn)80MHz頻點完全消失，確定80MHz噪聲頻點來自異步Buck DC-DC續(xù)流二極管的反向恢復。分析同步Buck DC-DC電路時發(fā)現(xiàn)其開關MOS管、同步MOS管均未增加RC吸收電路，在同步Buck DC-DC電路的開關MOS管均增加RC吸收電路（電容220pF,電阻使用5R1ohm），輻射發(fā)射測試發(fā)現(xiàn)其它頻點也滿足限值要求，余量達6dB以上。

圖7：同步Buck DC-DC開關管增加RC吸收電路    

圖8：同步Buck DC-DC續(xù)流MOS管增加RC吸收電路

考慮到同步Buck DC-DC輸入端高頻旁路電容放置較遠，高頻旁路效果較差，在靠近其輸入電源引腳增加4700pF的高頻旁路電容；異步Buck DC-DC輸入端高頻旁路電容放置也較遠，靠近輸入電源引腳也增加4700pF高頻旁路電容。    

圖9：導入對策后輻射發(fā)射測試數(shù)據(jù)

3.問題根因分析

通過分析試驗驗證，確定問題產(chǎn)生的根因是：異步Buck DC-DC續(xù)流二極管的反向恢復電流產(chǎn)生的噪聲，內(nèi)部開關管產(chǎn)生的開關噪聲由于輸入端旁路電容放置較遠，高頻旁路的效果較差引起的噪聲輻射。三路同步Buck DC-DC開關管產(chǎn)生噪聲，續(xù)流MOS管產(chǎn)生的開關噪聲，通過LED燈連接線纜耦合形成的空間輻射，輸入端高頻旁路電容放置較遠引發(fā)的噪聲輻射是問題產(chǎn)生的根本原因。

4.問題解決方案

根據(jù)問題根因分析，結合實際場景，擬定問題的解決方案為：異步Buck DC-DC續(xù)流二極管兩端增加RC吸收電路，輸入電源引腳增加4700pF高頻旁路電容。同步Buck DC-DC的開關MOS管，續(xù)流MOS管增加RC吸收電路，輸入電源引腳增加4700pF高頻旁路電容。

圖10：解決方案對策圖片

原理圖設計導入對策后，同步修改PCB Layout設計，導入改善對策。    

5、案例總結與思考

本案例帶給我們的啟示是：Buck DC-DC電路的輻射噪聲源頭主要來自開關MOS管，以及續(xù)流二極管或同步續(xù)流MOS管，耦合路徑主要是輸入電源引腳。開關MOS管增加RC吸收電路，續(xù)流二極管或者同步MOS管增加RC吸收電路，電源輸入引腳增加高頻旁路電容是解決Buck DC-DC電路輻射問題的主要解決方案。