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DC-DC转换器EMI工程师指南(第5部分):缓解技术 使用集成FET设计 ... ... ...

2022-5-25 14:01| 发布者: 闪电| 查看: 58| 评论: 0|原作者: Timothy Hegarty

摘要: 本系列文章的第1部分至第4部分详细介绍了开关电源调节器,包括噪声产生机制的说明、测量要求、频率范围、适用试验限值、传播模式和寄生效应。基于这一理论基础,在第5部分中,我将介绍减轻电磁干扰的实用电路技术干 ...



转换器PCB布局

项目1至5总结了PCB布局和组件放置的基本指导原则,以减少dc dc转换器EMI特征。稍后,我将为EMI优化降压转换器提供PCB布局案例研究这篇文章。

布线和组件放置。

 在PCB顶部布线所有power stage组件。避免将电感器放置在底部侧面,可辐射至EMI测试装置的基准面。

 将VCC、VDD和/或偏置旁路电容器靠近各自的引脚。确保AGND引脚在将CVCC和CBIAS电容器连接到GND之前,首先“看到”CVCC和CBIAS电容器。

 将引导电容器连接到引导和SW引脚附近。屏蔽CBOOT电容器和开关节点与相邻接地铜线相连,以减少CM噪音。

2、地平面设计。

 将第2层接地层放置在PCB层堆叠中,尽可能靠近顶层。这

提供H场消除、寄生电感降低和噪声屏蔽。

 在顶层和第二层之间使用较低的z轴间距,以获得最佳的图像平面效果。

在PCB堆叠规范中定义6密耳层内间距。输入和输出电容器。

 放置CIN以最小化CIN连接至VIN和PGND引脚形成的环路面积。

 CIN和COUT的地面返回路径应包括局部顶面。连接dc使用多个外部或内部地平面的当前布线。

 在VIN和PGND引脚附近使用0402或0603外壳尺寸的陶瓷输入电容器,以最小化寄生回路电感。

4、电感器和开关节点布置。

 将电感器定位在IC的SW引脚附近。将交换机节点铜表面积减至防止过度电容耦合。

 使用相邻的接地保护和屏蔽来限制开关节点噪声。

 检查电感器点位置,确保连接到SW的电感器绕组端部位于绕组几何结构的底部和内部,并由连接到您的。

 如有可能,使用电场屏蔽电感器。将屏蔽端子连接到PCB接地层。

 选择一个电感器,其终端位于封装下方。避免大型侧壁终端

充当辐射天线。

5、EMI管理。

 将EMI滤波器组件从交换机节点布线。将EMI滤波器置于如果电路板不能与功率级充分分离,则将其与转换器分离。

 在EMI滤波器下方的所有层上放置断路器,以防止寄生电容路径影响滤波器衰减特性。

 如果需要,将电阻器(最好小于10Ω)与CBOOT串联,以降低降压速度转换器的高压侧MOSFET导通,降低开关节点电压转换率、超调和铃声响起。

 如果需要开关节点RC缓冲器,则将最小封装外形组件连接到SW(通常为电容器)。

 与两层设计相比,使用带有内部接地板的四层PCB可实现更高的性能。避免干扰IC附近的高频电流路径。EMI输入滤波器

图3显示了典型的多级EMI输入滤波器。低频和高频部分提供DM噪声衰减和可选-带有CM扼流圈的舞台提供CM衰减。电解电容器,指定为CBULK,具有固有的等效串联电阻(ESR),可设置所需的阻尼以降低转换器输入端的有效Q因数,并保持输入滤波器的稳定性。

[6]

DM电感器的自谐振频率(SRF)限制了可实现的高频DM衰减第一过滤级。第二个滤波器级通常是在高功率下提供补充DM衰减所必需的使用铁氧体磁珠的频率,阻抗通常为100 MHz。陶瓷电容器,指定CF1和CF2,将噪声分流至地。

一般来说,DM滤波器电感的大小可以衰减基频和低频谐波。使用能够满足低频滤波要求的最小电感,作为更高的电感更多匝数会增加电感器的等效并联电容(EPC),从而增加SRF,从而降低其高频性能。


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