散热器对EMC性能的影响优化

当IC或者功率晶体管中的电压波动时，在金属散热器和IC之间的寄生电容或散热器所降温的半导体器件会将杂散噪声电流注入散热器。结果，一个浮地的散热器将会经受一个浮动的噪声电压而引起电场发射。因为有时散热器的体积会很大，相对于PCB上的0V参考面也会具有相当的高度，从而更使它们成为一个高效的发射辐射器。

在IC或功率半导体内部，它与散热器之间的寄生电容多数来自器件的搭接导线和引线框架，甚至来自硅片上合金薄膜蚀刻图形（当频率高于1GHz以上时）。许多类型的功率晶体管会把它们的电极之一（比如集电极、漏极、阳极等）连接到它们的特别设计的、与封装形成一体的金属接头或者金属体上。在这些相对大面积的金属体和它们所安装的散热器之间的寄生电容有时可高达100pF。

在散热器与一个参考电压相连接情况下，这将会把波动电流注入到该参考电压中。因此，该参考电压也将会经受一个取决于连接阻抗和电流幅度的波动电压。假如参考电压本身目的不在于此，以这种方式注入到其中的噪声电流会引起它的自身干扰或引起更高的发射。

由散热器形成的电场可以直接进行辐射，并引起一系列与辐射发射有关的问题。它们也能够与导体和金属件一起形成耦合而引起传导发射问题。假如一个散热器引起发射问题，那么同时完全有可能出现由于外部电磁场对散热器的耦合所引起的抗扰度问题，并再次从该耦合位置耦合到IC或功率器件中，所以降低散热器发射的同时也可以改善抗扰度。不具有150kHz频率以上发射的低频模拟电路仍然可能需要使用这里所描述的散热器技术来改善抗扰度。

为了获得良好的EMC性能（发射和抗扰度），关键是在第一位置上就把散热器连接到引起波动电压的半导体的参考电压上。在IC情况下，该参考电压就是它的0V参考面。而在功率晶体管情况下，则是它汲取功率的电压限值之一，这通常是通过最低阻抗连接到该器件的那个限值。同样重要的是所使用的连接方法。平面或电源限值都应该在所关心的最高频率上具有低阻抗。在本节下面的讨论中，我们都假定散热器是与PCB上的一个铜质参考面相连接的。这正如通常为了要对几个兆赫以上的频率进行控制所要求的那样。

这个技术可以被解释为它的使用降低了原来从一个IC或晶体管中的一个导体注入散热器的寄生电容电流的环路面积。为了获得良好的EMC性能，最好总是想办法使用最短的通路长度和最小的环路面积来使返回寄生电流返回到它的起始点。该通路长度应远短于所关心的最高频率波长的十分之一（λ/10），当然越短越好。

除了最简单的散热器（比如矩形的金属块）以外，在高达1GHz（或更高）频率上时，散热器使用所造成的影响的精确分析则要求使用计算机辅助模拟，并要考虑下列因素：(www.xing528.com)

1）散热器的几何形状；

2）半导体的类型和它的安装位置；

3）与任何0V参考面和/或机柜的接近程度；

4）任何连接到一个参考面（点）上的物理结构；

5）散热器所要连接的参考面（点）的物理特性；

6）散热器与实际发射源的接近程度（比如一个硅片和它的搭接导线和引线框架）。