一、引言

航天器DC-DC模块作为卫星、电探测器、载人航天等空间平台的核心电源单元之一，承担着将母线电压转换为各功能子系统所需电压的关键任务。由于航天环境存在辐射、真空、高低温循环等特殊影响，而DC-DC模块在工作过程中会产生大量开关噪声和电磁干扰，其辐射、传导特性直接关系到整个航天器系统的可靠性和电磁兼容性能。为确保DC-DC模块在复杂的电磁环境中稳定工作，并对整机系统产生最小的干扰，本设计方案将从电磁兼容总体方案、器件选型、滤波与屏蔽技术、布线及接地、仿真与测试验证等方面进行深入探讨，针对典型架构（如升压、降压、隔离型等）提出详细的EMC设计思路，并给出优选元器件型号、关键参数及其作用原理和选型理由，力求为航天器DC-DC电源模块提供系统性、全面性、可操作性强的EMC设计指导。

二、航天器DC-DC模块电磁兼容总体设计思路

在航天器电源DC-DC模块的EMC设计中，必须立足于其所处的系统级电磁环境，兼顾传导干扰与辐射干扰，以及静电放电（ESD）、电快速瞬变（EFT）、浪涌等瞬态干扰对模块本身的抗扰能力；同时还要防止模块产生的干扰影响邻近电子设备。总体设计思路包括以下几个方面：首先，明确母线输入与输出系统的电磁兼容指标要求，例如依据MIL-STD-461G（针对空间装备的电磁兼容要求）、NASA-STD-4003（航天飞行器电磁兼容控制）等标准，定义输入滤波器的共模、差模抑制目标值；其次，在电路拓扑层面尽量选择低噪声、软开关或零电压开关（ZVS）架构，以减少开关过程中的电压电流应力及开关瞬变边沿陡峭度；再者，在器件选型时优先挑选低漏感、低等效串联电阻（ESR）的磁性元件及电容，降低寄生参数对EMI性能的影响；此外，通过合理布局与接地策略优化回流电流路径，减小环路电感；最后，采用多级滤波策略：在开关管源极或漏极处使用RC缓冲或峰值抑制（RCD）吸收电路，在电源输入端或输出端设置共模电感与差模电感组合滤波，在PCB关键位置布置磁性屏蔽罩和金属遮蔽罩，有效抑制辐射噪声，并在壳体与基板之间保持良好接地接触。总体思路基于“源头抑制、传输隔离、末端滤波、屏蔽围堵”四要素相结合，通过器件级、模块级、系统级多层次设计，实现满足航天器严格EMC要求的DC-DC电源设计。

三、关键器件选型原则与优选型号

在满足功能需求的基础上，航天器DC-DC模块EMC设计对器件的寄生参数、热特性、可靠性等级等性能要求十分苛刻。以下分别从功率开关器件、磁性元件、电容、电阻、滤波器及磁珠、屏蔽材料及连接器等几大类器件逐一说明选型原则、优选型号、器件作用及选型理由。

 （一）功率开关器件（MOSFET/IGBT/SiC器件）

航天器DC-DC模块常用的功率开关器件主要为辐射硬化型（Rad-hard）MOSFET或GaN/SiC功率开关管，需满足高频开关、低导通电阻、耐辐射能力强等要求。典型优选型号如下：

• 型号：VISHAY Si7828DP（辐射硬化级Si MOSFET）
  **器件作用：**作为DC-DC模块中级联H桥或降压/升压开关，负责在高频下实现高效电能转换。
  **选型理由：**该型号具有低导通电阻（R_DS(on)≈15mΩ@V_GS=10V），极低栅极电荷，支持100V电压等级；同时其经过辐射硬化处理，单粒子翻转（SEU）阈值高于出租的空间辐照要求，适用于地球轨道及深空探测应用。

• 型号：CREE CGH60R065D SiC MOSFET
  **器件作用：**在对效率要求极高的隔离型DC-DC模块中，可用作主开关管以实现高频、高效转换。
  **选型理由：**SiC MOSFET具有更高的击穿电压、更低的开关损耗，在150°C高温环境下参数稳定；CGH60R065D的R_DS(on)≈65mΩ@V_GS=20V，支持650V耐压，适合高压输入转换的需求；其热阻和寄生电感值较低，可有效降低开关尖峰，从而减小EMI。

• 型号：TI UCC24612同步整流驱动IC（搭配辐射硬化型MOSFET）
  **器件作用：**提供同步整流控制，使得同步MOSFET开关时序与功率MOSFET柔性匹配，减小导通损耗与开关瞬态。
  **选型理由：**该IC具备可编程死区时间、高精度交流驱动、低功耗待机模式，同时兼容辐射硬化标准，适合航天电源管理需求。其快速驱动能力可将MOSFET切换边沿时间控制在几十纳秒以内，减少高频开关时的交越失真，降低EMI源头。

 （二）磁性元件

磁性元件包括功率变压器、耦合电感、差模电感、共模电感等，应选用具备低漏感、低损耗、高耐压、耐高温、耐辐射等特性的航天级封装。优选型号如下：

• 型号：Coilcraft XEL8030系列磁性元件（Rad-hard Power Transformer）
  **器件作用：**在隔离型DC-DC模块中，用作高频隔离变压器，实现等级转换及隔离功能。
  **选型理由：**XEL8030系列采用陶瓷骨架结构，绕组线径精细，可减少绕组寄生电容；在200kHz至1MHz频率范围内工作损耗低，漏感小于5nH；同时具备航天级辐射硬化认证，工作温度范围-55°C至125°C，适用于严苛环境。

• 型号：TDK ACT45B-XH共模电感
  **器件作用：**在DC-DC模块的输入及输出滤波网络中承担共模干扰抑制，减少开关噪声向母线传导。
  **选型理由：**该器件采用高导磁率的镍锌材料，饱和电流高达3A，可在100kHz至30MHz的频带范围内提供≥40dB共模衰减；体积小、温度特性稳定，辐射等级满足航天应用需求。

• 型号：Vishay IHLP2525C-01S系列差模电感
  **器件作用：**实现差模电流的滤波抑制，减少电源模块对输入与输出线的差模噪声。
  **选型理由：**IHLP2525C-01S采用无铅焊盘，磁心材料选用低损耗合金，在-55°C至150°C温度范围内性能稳定，饱和电流可达4A，漏感小于10nH，适合高频率开关电路的差模抑制。

 （三）滤波电容

滤波电容要兼顾低ESR、低等效串联电感（ESL）、耐高温、耐辐射等特点，常选用多层陶瓷电容、铁电电容（C0G、X7R等）以及固态钽电容组合。典型优选型号如下：

• 型号：Murata GRM21BD80J106ME84L（陶瓷电容，10μF，50V，X7R）
  **器件作用：**作为高频输入滤波与局部DC母线旁路电容，抑制高频开关尖峰及寄生振荡。
  **选型理由：**GRM21BD80J106ME84L在军工及航天领域应用广泛，具有极低的ESR（≈1mΩ）和ESL（<1nH），可以在高达1MHz频率范围内有效滤波；X7R介质保证了在-55°C至125°C温度变化时电容量变化小于±15%，辐射稳定性良好。

• 型号：Vishay T498X927M006ATE050（钽固态电容，100μF，6.3V，A级辐射硬化）
  **器件作用：**用于输出端的中低频滤波，保证输出纹波满足要求，同时在瞬态负载变化时提供充足电流。
  **选型理由：**该型号具备AEC-Q200认证及辐射硬化等级，可承受100krad(Si) Total Ionizing Dose（TID）；固态钽结构保证了极低的ESR（<20mΩ），可在-55°C至125°C温度范围内稳定工作。

• 型号：KEMET C4AE47VCG5W5U105K050BA（多层陶瓷电容，1μF，50V，C0G）
  **器件作用：**在开关管驱动电路与功率级旁路中，用于抑制极快边沿尖峰。
  **选型理由：**C0G介质电容的介电常数温度系数极低，容量稳定度优异，ESL极小（<0.5nH），适合作为高频补偿与吸收电容使用，且具备航天级辐射认证。

 （四）滤波电阻与吸收网络

对于RCD缓冲及RC吸收网络，需要选用耐高压、低寄生参数的精密电阻与高频吸收能力强的电阻电容组合。优选如下型号：

• 型号：Vishay Dale RHシリーズ（薄膜电阻，精度1%，150°C，辐射硬化）
  **器件作用：**在功率MOSFET漏端实现RC snubber网络时，与高频电容并联，吸收开关尖峰能量，降低振铃电压。
  **选型理由：**RH系列薄膜电阻具有低温度系数（±50ppm/°C）、高耐压（最高可达500V）、低电感（<0.5nH），且经过辐射硬化处理，符合MIL-STD-20278Kradiation Hardness要求。

• 型号：AVX 4224G104MQEAT2A（高频吸收电容，0.1μF，50V，X7R）
  **器件作用：**与RH薄膜电阻配合组成RC缓冲回路，直接并联在MOSFET开关极隅或输出端，抑制dv/dt引起的尖峰。
  **选型理由：**该型号ESR低（<5mΩ），ESL小（<0.3nH），能在10MHz以上频率范围内工作良好，同时具备耐辐射能力，稳定性高。

 （五）磁珠与共模滤波器

磁珠及共模滤波器可以在PCB布局中进一步抑制射频噪声向内部母线及外部线路传导。优选如下型号：

• 型号：Murata BLM21BD102SN1D（铁氧体磁珠，100Ω@100MHz，0603封装）
  **器件作用：**在关键信号线或电源线串联，抑制中高频噪声，特别是100MHz至1GHz频段的窄带干扰。
  **选型理由：**该磁珠具有低DC电阻（<0.02Ω），可承受2A连续电流，在航天领域已有成熟应用，辐射稳定性良好。

• 型号：TDK ACT4514-201-2P（共模电感，2相隔离，1A/A相，适用于12V母线）
  **器件作用：**在输入与输出线路之间提供共模抑制，实现差模与共模信号的分离，用于输入滤波单元。
  **选型理由：**ACT4514-201-2P在10kHz至30MHz频段有良好衰减性能，可耐受-55°C至125°C温度，耐辐射等级满足MIL-STD-461G要求，且体积小、漏感低。

 （六）金属屏蔽与隔离材料

在电磁兼容设计中，金属屏蔽罩、电磁隔离板及高导电性屏蔽漆等材料是抑制结构辐射的重要手段。优选如下材料：

• 型号：MuRata EMI Shielding Can ESPI-0302-60-AU（镀金覆盖的金属屏蔽罩）
  **器件作用：**覆盖在DC-DC模块关键开关与滤波电路之上，将辐射噪声隔离于外部空间；同时通过金属外壳与基板焊盘实现等电位连接。
  **选型理由：**该屏蔽罩厚度仅为0.6mm，重量轻且导电涂层厚度大于10μm，屏蔽效能可达50dB@1GHz；适合航天级环境，耐振动、耐高低温循环，不易脱落。

• 型号：Laird Technologies 25RPTK44（EMI吸收材料，厚度0.5mm）
  **器件作用：**贴敷在核心开关器件（如MOSFET、变压器）与屏蔽罩之间，吸收高频电磁能量，减少反射与腔体驻波。
  **选型理由：**25RPTK44材料具有宽带吸收特性（100MHz至5GHz），温度稳定性在-55°C至125°C范围内，耐辐射等级适合航天需求，且压缩性能好，方便在紧凑空间中使用。

 （七）连接器与接地组件

航天DC-DC模块的输入输出通常通过阻燃、耐振动并满足EMI屏蔽要求的高密度连接器完成，与模块接地的钛合金底座或铝合金外壳需保证良好接触。优选如下：

• 型号：Micro-D D38999 Series III（高密度微型圆形连接器）
  **器件作用：**用于输入、输出及信号控制接口，保证电气性能、屏蔽性能及结构强度。
  **选型理由：**D38999 Series III支持1000+次插拔循环，具有全金属壳体、屏蔽盖，对电磁干扰具有良好抑制能力，且适应-65°C至200°C。

• 接地组件：BERNSTEIN 05-02-01（铝合金接地母线座）
  **器件作用：**将模块内部各接地点汇集至机箱底板，形成单点或多点接地方式，减少环路电感。
  **选型理由：**该接地座内置高纯度铜镀镍材料，导电性好，结构牢固，适用于航天高振动环境，可承载10A以上电流，满足整机接地需求。

四、拓扑结构与EMC优化策略

在具体DC-DC拓扑结构的选择上，EMC性能与拓扑密切相关。常见的航天器DC-DC模块拓扑包括三种典型形式：非隔离降压（Buck）、非隔离升压（Boost）、以及隔离型正激/反激（Flyback/Forward）或半桥/全桥架构。不同拓扑在EMI源、滤波难度与效率表现上各有特色，以下分别讨论其EMC优化策略。

 （一）非隔离降压（Buck）拓扑

非隔离降压拓扑架构简单、效率高，因无隔离变压器可减少体积与重量，但开关节点电压跳变幅度大，容易成为EMI噪声源。在EMC设计中，主要优化策略包括：

1. 软开关技术：由于传统硬开关Buck在开关管关断瞬间会产生较大dv/dt，易引发极大尖峰电压；可采用同步整流与提前关断策略，或在高频段并联RC或RCD网络进行钳位，使关断电压斜率减小，从而减少辐射EMI。

2. 布局优化：将功率开关管、二极管或同步整流MOSFET与功率电感紧凑布局，保证开关环路面积最小；输入侧滤波与输出旁路电容应尽可能靠近开关管布局，缩短回流路径。

3. 输入滤波：在输入端采用LC、C-LC或π型滤波结构。优选采用Rad-hard共模电感（如TDK ACT45B-XH）与低ESR陶瓷电容（Murata GRM21BD80J106ME84L）组合形成差模与共模滤波，满足传导发射抑制要求。

4. 接地与层压设计：PCB应采用多层结构，底层铺铜做固体大面积接地，信号层走线保持与地层平行，且开关节点远离敏感信号线。所有电流汇流点应尽量靠近共地，并采用单点或多点混合接地方式。

5. 屏蔽罩与吸收材料：在模块最终阶段可在开关核心放置金属屏蔽罩（如MuRata ESPI-0302-60-AU）并在内部关键器件与罩之间贴敷Laird 25RPTK44吸收片，以降低辐射。

 （二）非隔离升压（Boost）拓扑

升压拓扑与降压拓扑类似，但开关节点常见于输入侧接地，通过电感与开关管交替导通实现升压；由于开关节点电压向地跃变，对地面及其他子系统电磁环境影响较大，EMC优化重点为：

1. 选择低寄生参数电感：优选Coilcraft XEL6020系列无磁屏蔽电感或TDK的高饱和电流差模电感，以减少开关尖峰的振铃及寄生辐射；电感尽可能选用磁芯饱和起始电流高、漏感极小的型号。

2. 开关MOSFET驱动控制：采用Abrupt turn-on/off关键技术，将开关管关断瞬态时间进行定向优化，通过RC缓冲及RCD网络（如Vishay RH薄膜电阻＋AVX吸收电容）实现局部钳位，减小开关结电压超调与振铃。

3. 输出滤波：在输出侧采用多层陶瓷电容与钽电容组合滤波（Murata GRM31CR60J106ME19/ Vishay T498X927M006ATE050），提高中低频滤波能力，消除纹波电压对后续负载的影响。

4. PCB走线：将功率电感与开关管尽量靠近，缩短串联电感路径，将高频开关节点远离敏感模拟电路；输入侧大电流地回流应在地层铺铜并直接直进入涂覆有低阻抗导电漆的金属底座。

 （三）隔离型正激/反激拓扑（Flyback/Forward）

隔离型拓扑的优势在于输入与输出电气隔离，可实现不同母线电压侧的电压转换并且具备较强的抗干扰能力，但铁芯变压器与耦合电感将成为EMI辐射源，设计难度高。常见EMC优化策略包括：

1. 高频变压器设计：变压器需要采用低损耗、高饱和电流密度的磁芯材料，如Amidon的43或3C90铁粉芯，并保证绕组间隔充分减少寄生电容；次级绕组与初级绕组之间应加设双面聚酰亚胺薄膜隔离垫，降低共模耦合，减少对地漏流。

2. 隔离栅极驱动：在隔离开关管（如钳位开关或半桥/全桥结构）上使用光耦隔离或基于SiC/GaN的高频隔离驱动（例如Texas Instruments ISO5451），保证驱动信号源与功率级隔离并抑制共模噪声回流。

3. 输入与输出双重滤波：针对隔离拓扑，输入通常安排差模和共模滤波器组合（如TDK ACT45B-XH共模电感与Vishay IHLP2525C-01S差模电感），输出侧也需再配以π型输出滤波，确保漏感与绕组耦合噪声不外泄。

4. 屏蔽隔离罩：飞行器级隔离变压器可加装铝合金屏蔽罩并与模块壳体直接焊接，通过专用导电胶与接地平面接触，降低变压器高频辐射。内部刷涂吸收材料（Laird 25RPTK44）实现双重屏蔽。

5. 共模电感布置：将初级与次级绕组的回流地线配合共模电感布置于变压器外壳附近，通过合理路由减小共模环路面积，将共模噪声直接绕组至接地层。

 （四）半桥／全桥拓扑

对于高功率需求的航天器DC-DC模块，往往采用半桥或全桥拓扑配合多级谱软开关（SVPWM或零电流开关ZCS）技术，以提高效率并降低EMI。在EMC设计中需重点关注以下几点：

1. 桥臂开关同步控制：应用数字控制器（如TI C2000系列数字信号控制器带内置PWM模块）对桥臂开关进行精确同步控制，保证正反桥臂不会出现交越导通，从而在切换瞬间减小电压尖峰与振铃。

2. DC链路电容布置：在桥臂两端的DC链路电容（一般选择多个Murata GRM32ER61H226KE19L 22μF/100V陶瓷电容并联）需要分布在靠近开关管的PCB层面，以提供充足的瞬态电流并抑制环路寄生电感。

3. 星形布局与大功率地线层：PCB采用至少4层以上结构，将桥臂开关、功率电感及二极管或同步MOSFET集中在一层，将地回流层作为铺铜大面积，形成等电位回流，降低共模电流的干扰路径。

4. 软开关谐振网络：在桥臂与功率变压器之间添加谐振电容与串联电感，构成LLC谐振架构，实现零电压或零电流切换，有效将高频谐振能量限制在特定频带，减少高频噪声辐射。

5. 多级EMI滤波：桥臂输出侧需加设R-C吸收网络（如Vishay RH12＋AVX 4224G104MQEAT2A）并配合多级磁性滤波器（Coilcraft XEL6030共模电感 + Vishay IHLP2525C差模电感），形成从低频至高频的全谱滤波覆 盖。

五、EMC仿真与验证手段

航天器DC-DC模块的EMC验证分为仿真仿真与实验测试两大部分。针对仿真，需利用PCB电磁仿真工具（如ANSYS HFSS、CST Microwave Studio、Cadence Sigrity）对以下关键环节进行建模与仿真分析，以优化设计并缩短研制周期。

 （一）PCB电源回路仿真

采用电路EMI仿真工具（例如Cadence Sigrity PowerSI）对整个电源回路进行时域与频域仿真，重点提取开关环路的等效寄生参数（寄生电感、寄生电容、互感）并计算回流电流路径。通过时域仿真获取开关过程中的电压电流波形、尖峰幅度与dv/dt值，结合导体纹波电流进行频域快速傅里叶变换，得到EMI谱分布。若发现高频谐波分量超过目标抑制值，则需在关键节点添加RC/RCD电路或优化布局。

 （二）3D电磁场仿真

利用HFSS或CST对含有金属屏蔽罩的模块进行3D电磁仿真建模，模拟实际壳体、PCB结构与连接器，获取主要辐射源位置及辐射泄漏路径。重点环节包括：

1. 屏蔽罩缝隙耦合分析：仿真罩体接缝处的场分布与泄露电流，评估缝隙距离与接触压力对屏蔽效能的影响，必要时加入EMI屏蔽胶带或增大盖合力。

2. 共模电流分布仿真：将模块与外壳接地及机箱地面进行耦合，分析共模电流沿外壳与母线回路的分布情况，确定最优接地点以减小地环路感应电压。

3. 变压器与导体干涉：对变压器铁芯与附近铜箔、信号线间的耦合场进行仿真，分析高频磁场在铁芯外辐射范围。若辐射量超标，可在变压器周围增加吸波材料或调整绕组方向降低寄生耦合。

 （三）时域有限差分（FDTD）仿真

对于射频段高达数GHz的干扰信号，可利用FDTD仿真工具（如XFdtd）对模块进行高频时域谐射仿真，分析在开关管开关瞬态时产生的尖峰电场/磁场如何在模块内部传播与辐射。结合辐射天线模式仿真，评估模块整体的天线特性，确定关键消除方向。

 （四）谐振与杂散振动分析

采用SPICE模型或Matlab/Simulink对开关环路进行谐振频率分析，识别潜在的二次谐振或多余谐振模式。通过调整电感与电容参数、组合串联电阻等方式，将谐振频率移至系统非敏感频带或进行阻尼处理，有助于降低实测EMI水平。

六、PCB布局与接地设计

PCB布局与接地对EMC性能有着至关重要的影响，尤其在高频开关场景中，任何过长或过弯曲的参量路径都可能成为EMI发射源。以下总结模块级PCB布线与接地关键策略：

 （一）多层板设计与堆叠顺序

建议采用至少四层板结构，层序可参考以下示例：顶层（T1）为器件与信号层，T2为内层接地层（Plane GND），T3为内层电源层（Plane VCC），底层（B1）为信号与接地混合层。这样布局可实现：开关回路之上拥有完整的地层，形成低阻抗回流路径；电源层靠近地层实现电源旁路与回流耦合；关键信号走线位于地平面之上，保证良好阻抗控制并降低环路感应长度。

 （二）关键回路面积最小化

开关管（VISHAY Si7828DP）与二极管或同步MOSFET之间、开关节点至功率电感间的连接走线应尽可能短且宽，以减小串联寄生电感；输入旁路电容（Murata GRM21BD80J106ME84L）要紧贴输入电源管脚布设，输出旁路电容（Vishay T498X927M006ATE050）需靠近负载反馈点。回流电流产生的磁场与辐射与路径面积呈正相关，故关键环路面积要小于1mm²为佳。

 （三）分割模拟与数字回路

将模拟控制信号（如PWM采样、参考基准）与大电流开关回路分区布置，通过接地隔离或屏蔽措施避免数字切换噪声直耦合至模拟前端。对于含集中式ADC测量、环路补偿等板载控制器，布局时需遵循“近输入、远输出、分离地回流”原则，并在地层设置隔离隔断，将数字系统与功率系统的接地隔离区域明确分开。

 （四）接地策略与铆接要求

在航天应用中，通常采取“单点——多点混合接地”方式。关键功率元器件（开关管、二极管、功率电感等）所产生的参量回流电流汇集于一个最优接地点（通常位于电源引入母线端），然后通过厚铜箔直接过渡到结构底板或机箱壳体；其他零星数字/模拟小信号地通过短而宽的走线汇集到地平面，经单一点或适当多点分区接地。需注意焊盘与螺栓连接处的金属表面需进行镀金或镍处理，保证接触电阻＜1mΩ，以减少接触噪声。地平面应铺满整块PCB底层，以减小对地阻抗，并确保与金属屏蔽罩有充分焊接触点。

七、滤波与屏蔽方案

为了更高效地抑制开关噪声对外界的影响，需要在DC-DC模块中实施多级滤波与屏蔽措施，具体如下：

 （一）输入端滤波

输入端滤波应从传导干扰的源头开始。根据MIL-STD-461G CS101/CS114/CS115/CS116等标准，航天器内部母线通常是28V或120V DC母线，需要对输入侧的低频（几十kHz）与高频（MHz～GHz）干扰分别进行滤波。典型滤波方案为：

1. 一级差模滤波：选用TDK或Vishay差模电感（如Vishay IHLP2525C-01S）和低ESR陶瓷电容（Murata GRM31CR60J106KE19L），形成LC差模滤波，抑制开关工作频率及其谐波。

2. 二级共模滤波：采用TDK ACT45B-XH共模电感与两个对称电容构成CM-LC滤波，可在100kHz至30MHz范围提供≥40dB衰减，对母线共模噪声有效消减。

3. 三级磁珠/RC吸收：在输入电源线与地之间并联Murata BLM21BD102SN1D磁珠，吸收中高频噪声；并在MOSFET源极与开关节点加设RCD缓冲（R：Vishay RH12系列，C：AVX 4224G104MQEAT2A），吸收开关尖峰。

 （二）输出端滤波

输出端滤波主要针对负载方的EMI传导及终端纹波要求。设计时需考虑负载类型（数字逻辑、射频通信、姿控舵机等）对电源纹波与噪声敏感度，典型方案如下：

1. 二级LC滤波：输出端首先并联一组钽固态电容（Vishay T498X927M006ATE050，100μF/6.3V）用于中低频滤波，再并联多个陶瓷电容（Murata GRM21BD80J106ME84L）以处理高频分量，配合差模电感（如Vishay IHLP2525C-01S）形成LC滤波网络。

2. 终端RC滤波：靠近敏感模块的电源输入处可加装一个小电阻（120mΩ～1Ω）与陶瓷电容（1μF～10μF）组成局部RC滤波，进一步降低对敏感负载的瞬态冲击。

3. 输出共模滤波：若输出线长或负载在距离模块一定距离处，应增设共模电感（如TDK ACT4514-201-2P）与两个对称电容构成CM-LC滤波，防止地线回路泄露共模噪声。

 （三）模块屏蔽策略

在整体电磁兼容方案中，屏蔽罩与吸收材料是关键环节。具体措施包括：

1. 全覆盖金属屏蔽罩：采用MuRata ESPI-0302-60-AU金属屏蔽罩覆盖整个DC-DC模块，当内部元器件经电镀或抑振涂层处理后，与罩壁实现牢固接触，可实现50dB以上@1GHz的辐射隔离。

2. 内部局部吸收层：在屏蔽罩内部四周贴敷Laird 25RPTK44 EMI吸收材料，可在100MHz～5GHz范围内有效吸收辐射能量，减少内部反射。

3. 变压器双重屏蔽：对于隔离型拓扑，如Flyback或Forward变压器，在绕组外部增加铜箔或镍钴合金箔缠绕半包制程，并在外层罩上接地层，减少绕组之间的寄生成环路，避免高频漏磁辐射。

4. 接口处金属拉环与扣具：在DC-DC模块连接器侧（Micro-D D38999 Series III）配备金属屏蔽拉环，通过整体金属外壳与机箱地面一体化，避免接口缝隙泄漏并提供稳定接地。

八、热管理与EMC协同设计

在高功率密度的航天DC-DC模块中，热管理与EMC设计常常互相关联。过高的器件温度不仅会影响元件寄生参数（如ESR、R_DS(on)）而加剧EMI问题，也会降低器件可靠性。因此，需要在设计中综合考虑热散与EMC性能：

 （一）散热器与热垫设计

为了实现良好的散热，可在功率开关器件及磁性元件处加装辐射散热片或导热垫。常用材料有航空级石墨片（如Phase Change Thermal Interface Material）和聚合物填充铝基板（AMG热基板）。在安装热垫时必须确保其与金属屏蔽罩或机箱壳体形成稳定导热路径，并不会破坏屏蔽罩与PCB接地的连续性。

 （二）PCB热铜铺设

在PCB布局时，针对大功率发热元件，如MOSFET、同步整流管、磁性元件等区域应加大多层铜铺设，利用内层铜层作为散热层，同时将热点区域借助过孔（Thermal Via）与底层铝基板或机箱散热壳体连接。这样一方面保证热阻下降，另一方面也保持地平面完整，减少电磁噪声漏散。

 （三）热—EMI仿真联合优化

利用CFD（Computational Fluid Dynamics）与电磁仿真集成软件（如ANSYS Icepak + HFSS联合仿真）评估模块在典型工作负载（25°C环境下输出额定功率的80%）时的温度分布与EMI辐射水平。若温升过高会导致电容容量衰减或磁性元件饱和，从而引发谐振及EMI峰值；在仿真结果基础上可适当调整风道导流结构或增加导热过孔数量，维持EMI与热性能之间的平衡。

九、EMC实验测试与验证方法

在设计阶段完成后，必须进行一系列基于航天标准的EMI/EMS测试，以验证DC-DC模块在实际环境中的兼容性能。主要测试项目及对应标准如下：

 （一）传导发射测试（Conducted Emissions）

依据MIL-STD-461G CS101（低频传导发射，10kHz～10MHz）与CS114（高频传导发射，10kHz～200MHz）要求进行测量。测试环境需在带通或带阻网络的接地平面上，以负载接收终端为受测对象，采用频谱分析仪或EMI接收机测量传导噪声幅度，并与限值曲线进行比较。常见优化手段：调整输入滤波共模感量、输出滤波二阶LC滤波、增加磁珠吸收等。

 （二）辐射发射测试（Radiated Emissions）

依据MIL-STD-461G RE102（30MHz～1GHz）与RE103（1GHz～40GHz）标准进行。将DC-DC模块在电缆长度不超过80cm无源负载条件下，放置于消声室8m或10m标准测量距离，采用双极化天线测量空间辐射信号，确认是否满足限值曲线要求。若发现某一频段辐射超标，应结合EMI定位探头与示波器进行源识别，补充或优化屏蔽、增加内部吸波材料、或对PCB走线进行局部重布线。

 （三）电快速瞬变（EFT）与浪涌抗扰度测试

根据MIL-STD-461G CS116（EFT，5kHz～100kHz脉冲串）与CS118（浪涌，正负脉冲）测试要求，在输入端施加典型±2kV EFT脉冲或±1kV浪涌，评估DC-DC模块在遭受扰动时的输出稳态、保护电路响应能力以及可能产生的失步、锁定或保护触发。若模块不能通过测试，可考虑在输入端增加更高能量吸收能力的TVS二极管（如ON Semiconductor SM8S33A）、或在关键线缆端口加装滤波器。

 （四）静电放电（ESD）抗扰度测试

依据ISO 10605或MIL-STD-3015-7，对模块外壳、接口处施加人体模型（HBM）或接触模型静电脉冲（±8kV～±15kV）测试，评估对模块控制逻辑及输出纹波的影响。若出现死机或输出紊乱，可在接口端增加TBU（Transient Blocking Unit）或插片式ESD保护器（如Semtech ESDA6V1Eq），并在链路中使用Murata BLM18EG221SN1D等大电流磁珠实现分段抑制。

十、结论与展望

本方案深入探讨了航天器DC-DC模块EMC设计的各个要素，涵盖从整体EMC设计思路、典型拓扑EMC优化、关键器件选型及型号推荐、PCB布局与接地策略、热管理协同设计、仿真验证方法到实验测试依据的全流程。通过多层次、多手段的手段实现“源头抑制、传输隔离、末端滤波、屏蔽围堵”的设计原则，以满足航天级DC-DC模块在严苛电磁环境下的可靠性与低干扰需求。优选器件如VISHAY Si7828DP辐射硬化MOSFET、CREE CGH60R065D SiC MOSFET、Coilcraft XEL8030电源变压器、TDK ACT45B-XH共模电感、Murata GRM21BD80J106ME84L陶瓷电容、Vishay T498X927M006ATE050固态钽电容、Murata BLM21BD102SN1D磁珠等，都具备低寄生参数、耐辐射、耐高温特性，是航天EMC设计不可或缺的核心元器件。

在未来，高效能、高密度、小体积和更高可靠性要求继续推动DC-DC模块技术革新，如GaN/SiC器件在航天开关电源中的应用将更加广泛；结合更先进的磁性材料与柔性电路技术，进一步降低寄生参数；同时，射频隔离技术（如光电隔离、数字隔离器）有望在敏感领域中实现更完善的EMC控制。通过持续的仿真模型更新、实验平台升级和标准迭代，航天器DC-DC模块的EMC设计将不断向更高性能、更强稳定性和更低成本的方向演进，为航天电子系统提供坚实的电磁兼容保障。