解讀電源模塊簡化低EMI設計方案

　　圖7.不同類型電源模塊的內部組成。在這兩種情況下，電感器均位于IC晶片的頂部。
　　因此，在采用降壓轉換器或降壓電源模塊進行設計時，如何放置輸入電容器應該是首要考慮因素之一。電源模塊還具有以下優點：電感器和IC之間的關鍵環路面積已經過優化。電感器在封裝內部與集成電路連接（見圖7）。這種放置方式會在封裝內部形成一個較小的環路區域。因此，不必將噪聲開關節點布線在印刷電路板上。
　　電源模塊中屏蔽了其中的大多數電感器，以防止來自線圈的電磁輻射。在非常靠近電感器的地方會發生高電流電壓轉換，并且開關節點的一部分電磁場受到屏蔽，電感器位于引線框架的頂部（見圖7）。
　　快速的電壓和電流瞬變
　　快速瞬變會導致開關節點發生振鈴，從而產生EMI。在某些情況下，轉換器可連接至啟動引腳。將一個電阻器與啟動電容器串聯放置會增加上升時間（dt），在降低EMI的同時損失了效率。

　　圖8.將啟動電阻器添加到LMR23630轉換器開關節點的影響。EMI輻射較低，但由于開關損耗較高，因此效率有所降低。
　　圖8顯示了LMR23630 EVM的EMI輻射掃描。對布局進行更改后，將輸入電容器放在距引腳約2.5厘米遠的位置，以模擬不良布局，并展示啟動電容器的放置將如何影響EMI特性。在設計中多放一個啟動電容器可能比完全改變布局更容易。建議您在設計時始終將啟動電容器考慮進去，以備不時之需。如果沒有，您可以使用0Ω電阻器來減少PCB上的空間。
　　將啟動電阻器與啟動電容器串聯可以降低EMI頻譜。某些頻率范圍中的發射會降低達6dB。圖8還顯示了效率平衡情況。使用30.1Ω的電阻器縮短上升時間dt，從而將效率降低1%以上。
　　看一下功率損耗就更能說明這一點。滿載（3A）的功率損耗從1.9W增加到2.1W。功率損耗超過10%時,可能會導致散熱問題。
　　在開關節點引腳和接地引腳之間放置一個小型肖特基二極管可以降低反向恢復電流，從而降低同步轉換器中的開關節點電流振鈴dI，但這樣會提高物料清單（BOM）成本�；蛘撸�您可以添加一個緩沖網絡，其中包含一個位于開關節點與接地之間的額外的大封裝電容和電阻。緩沖器可消耗開關節點振鈴的能量，但需要知道附加組件的振鈴頻率和正確計算。這種方法同樣會降低開關電源的效率。
　　電流路徑中的寄生電感和電容
　　對于同步降壓轉換器，每個IC架構會產生不同強度的噪聲，表現為EMI輻射。但很難從數據表中找到這一項。大多數數據表都沒有提供EMI圖，因為PCB布局、BOM組件和其他因素會對EMI特性產生影響。幸運的話，EVM用戶指南會提供此特定設計的EMI特性圖。但如果您的設計與EVM的布局和BOM不匹配，您所設計的應用的EMI特性可能會有很大差異。電源模塊簡化了布局，實現了快速簡便的設計，因為您只需要考慮一些經驗法則。例如，盡量減少接地平面中的跡線或切口數量；必要時，將其設計為與電流方向保持平行（圖9）。

　　圖9.PCB中的切口和跡線會影響電流，因此也會影響輻射EMI。
　　保護噪聲敏感節點免受噪聲節點的影響
　　盡可能縮短噪聲敏感節點，并遠離噪聲節點。例如，從電阻分壓網絡到反饋（FB）引腳的長跡線可以充當天線并捕獲電磁輻射干擾的噪聲（圖10）。這種噪聲會被引入FB引腳，致使輸出端產生額外的噪聲，甚至使器件不穩定。在設計開關降壓調節器的布局時，將這一切都考慮在內是一個挑戰。
　　噪聲敏感節點噪聲節點
　　反饋引腳開關節點
　　頻率設定電感器
　　補償網絡高dI/dt電容器
　　傳感路徑等FET、二極管等
　　表1.降壓轉換器中噪聲敏感節點和噪聲節點的示例。
　　圖10.始終將FB引腳上的電阻分壓器盡可能靠近FB引腳放置。

　　模塊的優勢在于將噪聲敏感節點和噪聲節點保持在最低限度，從而最大限度地減小錯誤布局的幾率。唯一要注意的是保持FB引腳的跡線盡可能短。
　　結論
　　在開關降壓轉換器中有許多用來調節EMI的旋鈕，但用來實現最佳方案可能還不夠方便。找到最佳配置會花費大量寶貴的設計時間。電源模塊早已包括FET和電感器，這就使得創建和完成具有良好EMI特性的電源設計變得簡單而又快捷。使用降壓模塊進行設計時最關鍵的一點是一些外部元件的放置方式，這有助于顯著提高EMI特性。
　　轉換器和電源模塊的EMI比較
　　前文說明了開關電源中EMI的以及如何降低EMI�，F在，本文將通過比較轉換器和使用相同集成電路（IC）的電源模塊之間的測量結果，來演示模塊如何幫助減輕EMI輻射。兩者均來自TI的SIMPLE SWITCHER產品線，轉換器為LMR23630，電源模塊為LMZM33603 ，采用LMR23630 IC。通過對兩個器件的EVM做部分更改，以獲得相同的BOM數，因此結果僅取決于所選部件（轉換器或電源模塊）和布局。兩種EVM均具有良好的優化布局。之后，將電容器放置在遠離輸入引腳的位置，就生成了不良布局。容－源－電－子－網－為你提供技術支持