具有集成電容器的降壓穩壓器如何幫助降低EMI和節省布板空間
發布時間:2022-10-18 來源:TI 責任編輯:wenwei
【導讀】在實現高效緊湊設計的同時遵守國際無線電幹擾特別委員會 (CISPR) 等組織提出的嚴格電磁幹擾 (EMI) yaoqiushiyixiangtiaozhan。yinci,yuanjiandexuanzechengweishejiguochengdeguanjian。yudaduoshushejijueceyiyang,zaibutongyuanjianzhijianjinxingxuanzejihuzongshiguijieweijiyuguanjianshejimubiaodequanhengpinggu。jiangyawenyaqiyigaoxiaolvhelianghaoderexingnengzhucheng,dantongchangbubeishiweijuyoudi EMI。幸運的是,您有多種選擇來降低此類穩壓器產生的 EMI。為方便進一步討論,圖 1 展示了降壓穩壓器的簡化原理圖。
圖 1:降壓穩壓器簡化原理圖
電路板布局布線注意事項
當設計必須符合 EMI 要(yao)求(qiu)時(shi),除(chu)了(le)選(xuan)擇(ze)適(shi)當(dang)的(de)無(wu)源(yuan)器(qi)件(jian)值(zhi)確(que)保(bao)功(gong)能(neng)設(she)計(ji)之(zhi)外(wai),電(dian)路(lu)板(ban)布(bu)局(ju)布(bu)線(xian)應(ying)該(gai)是(shi)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)的(de)首(shou)要(yao)因(yin)素(su)。有(you)兩(liang)個(ge)降(jiang)壓(ya)穩(wen)壓(ya)器(qi)電(dian)路(lu)板(ban)布(bu)局(ju)布(bu)線(xian)通(tong)用(yong)規(gui)則(ze)可(ke)幫(bang)助(zhu)有(you)效(xiao)降(jiang)低(di) EMI:
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,從而更大程度地減少高瞬態電流 (di/dt) 的環路麵積。
盡可能減小開關節點的麵積,從而更大程度地減小高瞬態電壓 (dv/dt) 節點的表麵積。
電路板布局布線無法實現優化時,還有其他選項。要詳細了解其他選項,請前往 TI E2E™ 中文支持論壇,閱讀技術文章《器件級功能和封裝選項如何幫助有效降低汽車設計中的 EMI》。
集成輸入電容器
如前所述,在 EMI 要求限製之下進行開關穩壓器的設計時,減小高瞬態電流 (di/dt) 環路的麵積非常重要。在降壓穩壓器中,需要從 EMI 的(de)角(jiao)度(du)考(kao)慮(lv)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)對(dui)地(di)環(huan)路(lu)。降(jiang)壓(ya)穩(wen)壓(ya)器(qi)通(tong)過(guo)開(kai)啟(qi)和(he)關(guan)斷(duan)電(dian)源(yuan)連(lian)接(jie)將(jiang)較(jiao)高(gao)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya)降(jiang)為(wei)較(jiao)低(di)的(de)電(dian)壓(ya),從(cong)而(er)在(zai)高(gao)側(ce)產(chan)生(sheng)金(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)物(wu)半(ban)導(dao)體(ti)場(chang)效(xiao)應(ying)晶(jing)體(ti)管(guan) (MOSFET) Q1 電流,如圖 2 所示。
圖 2:降壓穩壓器的輸入電流波形
MOSFET 快速開啟和關閉,產生由輸入電容器提供的非常尖銳且幾乎不連續的電流。某些器件,例如 TI 的 3A LMQ66430-Q1 和 6A LMQ61460-Q1 36V jiangyawenyaqi,zaifengzhuangneijichenggaopinshurudianrongqi,congerjinkenengjianxiaoshurudianliuhuanludemianji。jianxiaoshurudianliuhuanludemianjikejiangdishuruduandejishengdiangan,congerjianshaodiancinengliangdeshuchu。
集成自舉電容器
需要考慮的另一個高瞬態電流 (di/dt) 環路就是自舉電容環路。自舉電容器負責在導通期間為高側 MOSFET 柵極驅動器提供電荷。內部電路在關斷期間對該電容器重新充電。高側 MOSFET 的源極端子連接至開關節點而不是 GND。將自舉電容器連接到 MOSFET 的源極引腳可確保柵源電壓 (VGS) 足夠高以開啟 MOSFET。對(dui)於(yu)大(da)多(duo)數(shu)降(jiang)壓(ya)穩(wen)壓(ya)器(qi),必(bi)須(xu)在(zai)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)留(liu)出(chu)一(yi)些(xie)可(ke)用(yong)的(de)開(kai)關(guan)節(jie)點(dian)區(qu)域(yu)來(lai)連(lian)接(jie)自(zi)舉(ju)電(dian)容(rong)器(qi),盡(jin)管(guan)這(zhe)在(zai)通(tong)過(guo)盡(jin)可(ke)能(neng)減(jian)小(xiao)開(kai)關(guan)節(jie)點(dian)麵(mian)積(ji)來(lai)降(jiang)低(di) EMI 過程中可能產生適得其反的效果。通過在封裝內集成自舉電容器,LMQ66430-Q1 不僅遵循之前提到的兩個規則,同時還減少了對外部元件的需求。
結語
在嚴格的 EMI 要求下實現空間緊湊的電源設計並不簡單。具有集成電容器的降壓穩壓器可以使符合 EMI 要求的設計實現起來更容易,同時還有助於減少整體外部元件的數量。
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