【導讀】在實現高效緊湊設計的同時遵守國際無線電干擾特別委員會 (CISPR) 等組織提出的嚴格電磁干擾 (EMI) 要求是一項挑戰。因此，元件的選擇成為設計過程的關鍵。與大多數設計決策一樣，在不同元件之間進行選擇幾乎總是歸結為基于關鍵設計目標的權衡評估。降壓穩壓器以高效率和良好的熱性能著稱，但通常不被視為具有低 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 要求時，除了選擇適當的無源器件值確保功能設計之外，電路板布局布線應該是需要考慮的首要因素。有兩個降壓穩壓器電路板布局布線通用規則可幫助有效降低 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) 的環路面積。
盡可能減小開關節點的面積，從而更大程度地減小高瞬態電壓 (dv/dt) 節點的表面積。
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 要求限制之下進行開關穩壓器的設計時，減小高瞬態電流 (di/dt) 環路的面積非常重要。在降壓穩壓器中，需要從 EMI 的角度考慮輸入電壓對地環路。降壓穩壓器通過開啟和關斷電源連接將較高的直流電壓降為較低的電壓，從而在高側產生金屬氧化物半導體場效應晶體管 (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 降壓穩壓器，在封裝內集成高頻輸入電容器，從而盡可能減小輸入電流環路的面積。減小輸入電流環路的面積可降低輸入端的寄生電感，從而減少電磁能量的輸出。
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。對于大多數降壓穩壓器，必須在電路板上留出一些可用的開關節點區域來連接自舉電容器，盡管這在通過盡可能減小開關節點面積來降低 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并不簡單。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，同時還有助于減少整體外部元件的數量。
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