ZHCADG3 December   2023 LMR38020-Q1 , LMR38025-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2降压转换器的传导发射模型
    1. 2.1 DM 噪声发射模型
    2. 2.2 CM 噪声发射模型
  6. 3降低 48V 直流电源轨中降压转换器的传导 EMI
    1. 3.1 磁珠注意事项
    2. 3.2 布局注意事项
    3. 3.3 功率电感器注意事项
    4. 3.4 展频
  7. 4总结
  8. 5参考资料

功率电感器注意事项

在选择功率电感器时,必须考虑 SW 节点通过接地寄生电容引起的电气耦合。这些近场耦合会导致高频 EMI 噪声。

为了缓解这种噪声,建议使用端接位于封装下方的电感器。此配置有助于更大限度地减少磁耦合。此外,电感器的尺寸需要尽可能小,同时仍然满足 Isat 和 Irms 的要求。这种较小的尺寸有助于更大限度地减少电气耦合。

图 3-12 展示了同一电路板上两种不同尺寸的电感器。在图 3-13图 3-18 中比较了 EMI 测试结果,表明小尺寸电感器的噪声水平比 FM 频带中正常尺寸电感器的噪声水平低 5dB。这证明了使用较小尺寸的电感器在降低 EMI 噪声方面的有效性。

GUID-20231107-SS0I-4SBC-7SKD-7L954KXDZ8DN-low.png图 3-12 降压转换器中不同尺寸的电感器选择
GUID-20231129-SS0I-HWHS-5B3K-HGSBHC1D4TKP-low.png图 3-13 常规电感器的传导 EMI 测试结果
GUID-20231129-SS0I-J6RG-CBXG-PH24PQG1KWSN-low.png图 3-14 小尺寸电感器的传导 EMI 测试结果

添加屏蔽层是降低 EMI 噪声的常用方法。屏蔽层需要连接到 PCB 接地端以有效降低噪声。图 3-15 说明了添加屏蔽层的影响。SW 节点和接地之间的寄生电容 Cp 由两个电容替代:Cp1 表示 SW 节点和 PCB 接地端之间的电容,Cp2 表示 PCB 接地端和整体接地端之间的电容。如图 3-22 中所示,当添加屏蔽层后,CM 噪声发射模型也会发生变化。CM 噪声现在在 Cp1 和 PCB 接地之间流动,而不是流入机箱(系统)接地。噪声流的这种变化会使 LISN 无法检测到噪声。

GUID-20231107-SS0I-ZQMV-8TKS-ML5FQGQCZX9W-low.png图 3-15 屏蔽对寄生电容的影响
GUID-20231107-SS0I-XJGK-3KCS-R1PBCPHBLX8M-low.png图 3-16 添加了屏蔽的 CM 噪声发射模型

传统屏蔽通常很笨重且散热性能很差。为了克服这些限制,选择带有金属屏蔽的电感器可能是更好的做法。图 3-25 显示了使用金属屏蔽电感器的测试结果。可以观察到,与图 3-13 中显示的正常电感器噪声相比,使用金属屏蔽电感器时,FM 频带中的 EMI 噪声降低了大约 10dB。这证明了使用金属屏蔽电感器在降低 EMI 噪声方面的有效性。

GUID-20231107-SS0I-8P6Q-BC8C-HMS14DQQ1JZD-low.png图 3-17 金属屏蔽电感器的传导 EMI 结果