跟着轿车体系的不断发展,需求额定动力的运用数量不断添加。规划更高功率体系的工程师一般从低压差(LDO)调节器切换到DC/DC 降压转化器,由于后者的功率和热功用得到了改善。不幸的是,由于DC/DC 降压转化器的电磁搅扰(EMI)要比它们所代替的LDO调节器高出许多,所以制作这种开关是要付出代价的。
由于电磁搅扰会影响比如AM/FM无线电接收器和驾驭辅佐传感器等灵敏部件,并且严峻的电磁搅扰实践上会下降乃至阻碍体系正常作业,官方规范,如世界无线电搅扰委员会(CISPR)25 5级,规则了装有内燃机的车辆和船舶的电磁搅扰限值。
超越电路板布局的限
减轻电磁搅扰最简略的办法之一是选用正确的印刷电路板(PCB)布局。关于buck转化器,您最重要的考虑事项是:
减小高瞬态电压(dv/dt)节点的表面积。
减小高瞬态电流(di/dt)的回路面积。
这些考虑要素决议了某些组件的方位,假如操作妥当,能够协助最小化EMI。
但是,电路板的尺度或形状会约束某些元件的放置,而修正电路板所需的时刻和本钱可能会令人望而生畏。那么,假如你有这样的约束,但在你的请求中需求保持在CISPR 25 5类EMI约束下,你有什么挑选?
假如不行能为EMI优化布局,那么有一些DC/DC转化器具有布局无关的封装和在设备等级的功用改善,当EMI优化布局不是一个正确挑选时,能够协助减轻EMI。
EMI友爱的器材级功用
扩频是一种使开关频率产生颤动以扩展由开关节点引起的EMI谐波峰值的特性。涣散高次谐波峰值的能量能够将高、尖利的发射转化为低、滑润的发射,这反过来又削减了契合规划规范所需的过滤和优化量。
转化速率操控削减了高边场效应晶体管(FET)的敞开时刻,然后削减了高频谐波中的能量。只需在发动电容器上串联一个小电阻,或许在内置此功用的设备的专用RBOOT引脚上运用发动电阻。但是,减缓FET的旋转虽能够进步EMI,但会下降功率。
封装令EMI更友爱
有助于按捺电磁搅扰的封装级功用包含TI的HotRod引线结构封装上的倒装芯片,没有内部连接线;见图1。移除输入电容器不接连电流的高di/dt回路途径中的感应键合线消除了输入回路电感的重要来历,并满意了一个首要考虑要素——减小高di/dt回路的面积。
图1:规范引线键合四扁平无铅封装和 HotRod封装的横截面
另一个包等级的特性是对要害途径运用对称的pinout。DC/DC降压转化器,如LMR33630-Q1、LMR36015-Q1、LM61460-Q1和LMQ61460-Q1在中心有一个开关节点管脚,两边都有PGND和VIN。这种对称性发明了两个磁场,供给了更好的磁场遏止和削减到邻近电路的耦合。
集成输入电容器
为了在设备级进一步下降电磁搅扰,像LMQ61460-Q1这样的产品现在在封装内部集成了输入电容器。图2a将这些电容器表明为横跨右上角和右下针对VIN和PGND的黑色矩形。请参阅图2b了解插脚。在封装内部包含输入电容器,可下降寄生电感、震动和高频EMI。高频电磁搅扰特别重要,由于在高输入电压和高输出电流的状况下,高频范围内的问题会变得更糟,这是轿车运用中常见的状况。
图2:LMQ61460-Q1带集成电容器的X射线图画(a);LMQ61460-Q1引脚(b)
电磁搅扰的确给轿车运用带来了应战。但布局约束并不意味着你没有挑选地步。设备级功用和现代封装类型供给牢靠的EMI缓解技能,因而您能够改善您的规划并自傲地保持在EMI要求以下。