保證高效和緊湊的設計同時(shí)遵守國際無(wú)線(xiàn)電干擾特別委員會(huì ) (CISPR) 等組織提出的嚴格電磁干擾 (EMI) 要求是一項挑戰。因此，元件的選擇成為了設計過(guò)程的關(guān)鍵。與大多數設計決策一樣，在不同組件之間進(jìn)行選擇幾乎總是歸結為基于您最關(guān)鍵設計目標的權衡評估。以高效及良好的熱性能著(zhù)稱(chēng)的buck穩壓器，通常不被視為降低電磁干擾候選項。幸運的是，您有多種選擇來(lái)降低此類(lèi)穩壓器產(chǎn)生的EMI。幸運的是，仍然有多種措施用以減少這類(lèi)穩壓器所帶來(lái)的電磁干擾。圖1為buck穩壓器的示意圖。

圖1. Buck穩壓器示意圖

電路板布局注意事項

當設計必須符合EMI要求時(shí)，除了選擇適當的無(wú)源元件值以確保功能設計之外，電路板布局應該是進(jìn)行設計時(shí)需要考慮的首要因素。有兩個(gè)buck穩壓器電路板布局通用規則可將電磁干擾降至最低：

• 使輸入電容器和自舉電容器盡可能地靠近集成電路的VIN和GND引腳，以最大限度地減少高瞬態(tài)電流 (di/dt) 環(huán)路面積；

• 通過(guò)最小化開(kāi)關(guān)節點(diǎn)的面積來(lái)最小化高瞬態(tài)電壓 (dv/dt) 節點(diǎn)的表面積。

集成輸入電容器

在EMI要求限制之下進(jìn)行開(kāi)關(guān)穩壓器的設計時(shí)，減小高瞬態(tài)電流環(huán)路的面積非常重要。在buck穩壓器中，需要從EMI的角度考慮輸入電壓對地環(huán)路。buck穩壓器通過(guò)開(kāi)啟和關(guān)閉與電源的開(kāi)關(guān)器件將較高的直流電壓降為較低的電壓，從而在高壓側產(chǎn)生MOSFET電流，如圖 2 所示。

圖2. Buck穩壓器作用下的輸入電流變化

MOSFET快速開(kāi)啟和關(guān)閉，產(chǎn)生由輸入電容器提供的非常尖銳且幾乎不連續的電流。諸如TI的3-A LMQ66430-Q1和6-A LMQ61460-Q1 36V buck穩壓器，在封裝內集成高頻輸入電容器，從而實(shí)現了輸入電流環(huán)路面積的最小化。減小輸入電流回路面積會(huì )導致輸入端的寄生電感更小，從而減少電磁能量的輸出。

集成自舉電容

需要考慮的另一個(gè)高瞬態(tài)電流環(huán)路就是自舉電容環(huán)路。自舉電容負責在開(kāi)關(guān)器件導通期間為高壓側MOSFET柵極提供驅動(dòng)。內部電路在關(guān)斷期間對該電容器重新充電。高壓側MOSFET的源極連接至開(kāi)關(guān)節點(diǎn)而不是GND。將自舉電容連接到MOSFET的源極引腳可確保柵源電壓 (VGS) 足夠高以開(kāi)啟MOSFET。對于大多數buck穩壓器，必須在電路板上留出一些可用的開(kāi)關(guān)節點(diǎn)區域來(lái)連接自舉電容器，盡管這在最小化開(kāi)關(guān)節點(diǎn)以減少EMI過(guò)程中只會(huì )收到適得其反的效果。在封裝內集成自舉電容的LMQ66430-Q1不僅遵循之前提到的兩個(gè)規則，同時(shí)還減少了對外部組件的需求。

總結

在嚴格的EMI要求下保持結構緊湊的電源設計實(shí)現起來(lái)可能很困難。帶有集成電容器的buck穩壓器可以使符合EMI要求的設計實(shí)現起來(lái)更容易，同時(shí)還有助于減少整體外部組件的數量。