그림 2-2 임계 루프형 벅-부스트 컨버터 회로도

그림 2-2는 파워 스테이지 부품, 통합 게이트 드라이버 및 VCC 바이어스 공급 장치가 있는 TPS55288 4스위치 벅-부스트 컨버터를 보여줍니다. 그림 2-2는 또한 컬러로 고전류 트레이스, 높은 dI/dt 임계 루프 및 높은 dv/dt 스위칭 노드를 구분합니다.

빨간색으로 음영 처리된 루프 1과 루프 2는 벅 레그와 부스트 레그를 위한 두 개의 중요한 고주파 전력 루프입니다. 이 두 루프의 길고 얇은 트레이스는 과도한 노이즈와 스위칭 노드에서 오버슈트 및 링을 유발할 수 있으며, 기생 인덕턴스로 인해 그라운드 바운스도 있을 수 있습니다. MOSFET 스위칭 이벤트 동안 정류 전류의 슬루 레이트가 3-5A/ns를 초과할 수 있으므로 2nH 기생 인덕턴스는 6V의 전압 스파이크를 초래할 수 있습니다. 이러한 임계 루프에 흐르는 펄스 직사각형 전류 파형은 고조파 함량이 풍부하므로 루프 영역이 클 경우 여기서 방출되는 큰 방사 에너지가 발생하여 전자파 교란 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 추적 길이와 루프1 및 루프2의 폐쇄 영역을 최소화하는 것이 중요합니다.

그림 2-2의 루프 3과 4는 벅-레그 MOSFET의 게이트 루프입니다. 턴온 및 턴오프 전환 시 MOSFET의 게이트 정전 용량을 충전 또는 방전하기 위해 게이트 루프에 약 1A 피크까지의 순간 전류가 잠시 흐르게 되며, 이로 인해 간섭 문제도 발생할 수 있습니다. 따라서 추적 라우팅 동안 루프3과 루프4의 폐쇄 영역도 최소화해야 합니다.

루프1과 루프2는 가장 중요한 루프입니다. 그 이유는 전원 루프에 있기 때문에 높은 펄스 전류를 전달합니다. 이 루프들은 직접 방사할 수 있으며, 인접 트레이스를 간섭하고 입력 및 출력 케이블로 빠져나갈 수 있으며 심각한 EMI 문제를 일으킬 수있습니다.

스위칭 노드 SW1, SW2에서의 최대 전압 링잉은 스위칭 속도 및 루프 1 및 루프 2의 루프 영역에 해당합니다. 루프 영역이 클수록 스위칭 노드에서 더 심각한 전압 링잉이 발생합니다. 이 링잉 주파수는 광대역 EMI가 집중된 주파수 범위에도 해당합니다.