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

布局注意事项

布局布线在更大限度地降低 EMI 噪声方面发挥着至关重要的作用,如果可能,建议使用四层 PCB。顶层应主要容纳转换器、电感器和 SW 节点,所有这些都是噪声源。第二层应为连续的覆铜,用作接地平面以提供屏蔽。第三层可用于布放输入、输出和信号布线。最后,底层应容纳远离顶层噪声源位置的 EMI 滤波器。

下面概述了同步降压转换器 LMR38020-Q1 的建议布局,其中包含重要注意事项:

  1. 顶层注意事项,如图 3-5 所示。
    GUID-20231128-SS0I-H17B-VC06-Z4DXDVPDMPQD-low.png图 3-5 顶层布局
    • 输入电容器 (Cin) 应靠近 VIN 和 GND 引脚放置,以更大限度地减小输入关键型环路面积。此外,应在 Cin 的 GND 和 VIN 平面周围放置更多过孔,以减小输入电流环路的寄生电感。此外,应对称地放置 Cin 以创建两个输入环路,从而消除感应的磁场并减弱与 LISN 的磁耦合。相似地,输出电容器也应该对称放置以实现同样的效果。
    • SW 节点是主要噪声源,在布线时应避免连接到其他层的任何过孔。此外,SW 节点面积应保持较小,从而更大限度地减小寄生电容 (CP)。
    • 建议添加一个 GND 禁止区域,将外部 GND 与内部 GND 噪声隔离。

    图 3-6 展示了 Cin 在非对称和对称配置中的放置方式。图 3-13图 3-13 显示了两种配置之间 EMI 测试结果的比较。数据表明,在 FM 频带中,与非对称配置相比,对称电容器放置的峰值和平均噪声水平大约低 4dB。这一发现证明了通过采用对称放置电容器来消除磁场的优势。

    GUID-20231129-SS0I-XZF1-TMDN-M2GJDWQLWC3P-low.png图 3-6 降压转换器上 CIN 的对称和非对称放置
GUID-20231129-SS0I-JRQN-JWWP-ZGHBLN4ZZXG2-low.png图 3-7 非对称 Cin 放置的传导 EMI 测试结果
GUID-20231129-SS0I-HFNC-W9KP-B97PD2HC8LW9-low.png图 3-8 对称 Cin 放置的传导 EMI 测试结果
  1. 图 3-25 演示了第二层布局注意事项。在该布局中,整个第二层填充有铜作为接地平面。该接地平面位于输入关键环路和电感器的正下方。这样,铜中会产生涡流,这有助于减弱元件之间的磁耦合并降低整体 EMI 噪声。

    GUID-20231128-SS0I-FNXC-7FLH-17LSVZJDWJXR-low.png图 3-9 第二层布局
  2. 第三层如图 3-22 所示,该层主要用于信号布线。电源正常和 EN UVLO 等信号可以在该平面上布线。
    GUID-20231128-SS0I-JCKG-QVPL-TXDPKWPCNB5N-low.png图 3-10 第三层布局
  3. 图 3-12 展示了底层。EMI 滤波器放置在这一层,远离先前讨论过的顶层噪声源。请注意,滤波电容器也是对称放置的,以进一步减少任何磁耦合。
    GUID-20231128-SS0I-S27F-4BMV-7B9ZCGFX5F96-low.png图 3-11 底层布局