【導(dǎo)讀】使用高頻開關(guān)穩(wěn)壓器時(shí)，好的汽車電源PCB布線可以提供更干凈的輸出，并且簡化EMI測試中的調(diào)試工作。本文以MAX16903/MAX16904開關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)為例，介紹如何布線以獲得最佳的性能，并降低輻射。
引言
使用高頻開關(guān)穩(wěn)壓器(如MAX16903/MAX16904)時(shí)，好的汽車電源PCB布線可以提供更干凈的輸出，并且簡化電磁干擾(EMI)測試中的調(diào)試工作。本文以MAX16903/MAX16904開關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)為例，介紹優(yōu)化系統(tǒng)性能的布板原則。
布線通用規(guī)則
將輸入電容C3、電感L1和輸出電容C2形成的環(huán)路面積保持在最小。
BIAS輸出電容(C4)盡可能靠近第13引腳(BIAS)和第14引腳(GND)放置，引腳和電容之間不要出現(xiàn)過孔。這是IC的模擬電源輸入，陰線上的任何電感都會(huì)在BIAS電源引入噪聲，從而增大LX輸出的抖動(dòng)。
使用盡可能短的引線。
優(yōu)化AC-DC電流路徑
為了盡可能降低電磁輻射，MAX16903/MAX16904外圍元件的布局非常關(guān)鍵。電流躍變的路徑稱為交流路徑，出現(xiàn)在開關(guān)ON/OFF操作時(shí)。開關(guān)接通/斷開(ON/OFF)之后，電流路徑的電流為直流路徑。
交流路徑
MAX16903同步DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)電流通路需要3個(gè)無源元件(C2、C3、L1)，這三個(gè)元件對(duì)電磁輻射和器件性能的影響非常大。圖1、圖2給出了ON、OFF周期的電流路徑；圖3說明了出現(xiàn)最高di/dt的兩個(gè)電流路徑的差異。應(yīng)優(yōu)先考慮C3的布線，其次是L1和C2的布線。
圖1. PMOS導(dǎo)通狀態(tài)下的OUT2電流路徑
圖2. DMOS導(dǎo)通狀態(tài)下的OUT2電流路徑
圖3. OUT2交流路徑的差別
自舉交流路徑
MAX16903/MAX16904 DC-DC轉(zhuǎn)換器使用了一個(gè)高邊DMOS管，要求在LX引腳(DMOS源極)產(chǎn)生高于5V的電壓。為了產(chǎn)生該電壓，需要在LX/BST引腳之間連接一個(gè)自舉電容(圖4)，DMOS處于OFF期間，5V BIAS穩(wěn)壓器對(duì)自舉電容C1充電；BIAS輸出還為誤差放大器供電。因此，須盡可能保持干凈(低噪)的BIAS，以免對(duì)誤差放大器造成負(fù)面影響，在C4和MAX16903/MAX16904之間保持盡可能小的電感，C4應(yīng)盡可能靠近14腳(GND)和13腳(BIAS)放置，不要增加過孔。
圖4. 自舉電容交流路徑
擴(kuò)頻
對(duì)于改善布線也無法通過用戶測試的情況，可以定制具有時(shí)鐘擴(kuò)頻的MAX16903/MAX16904產(chǎn)品，具有擴(kuò)頻功能的器件與標(biāo)準(zhǔn)版本的器件相比能夠使FM頻帶的噪聲降低15dB。有關(guān)定制擴(kuò)頻版本器件的流程，請(qǐng)參考數(shù)據(jù)手冊中的相關(guān)說明。
舉例：兩層PCB板布線，器件采用TSSOP封裝
圖5和圖6按照上述布線原則設(shè)計(jì)電路板，采用兩層板。
圖5. 兩層板布線(頂層)，器件為TSSOP封裝
圖6. 兩層板布線(底層)，器件為TSSOP封裝
舉例：兩層板布線，器件采用TDFN封裝
圖7和圖8給出了一個(gè)兩層板的布線示例。
圖7. 兩層板布線(頂層)，器件為TDFN封裝
圖8. 兩層板布線(底層)，器件為TDFN封裝
主電源濾波
主電源濾波非常重要，因?yàn)檫M(jìn)入模塊之前最后一個(gè)降低電磁輻射的機(jī)會(huì)。對(duì)于高頻開關(guān)穩(wěn)壓器，如MAX16903，傳導(dǎo)輻射大多出現(xiàn)在FM頻段(76MHz-108MHz)。為了降低輻射，可以增加一個(gè)在此頻帶具有較高阻抗的鐵氧體磁珠，或者是諧振頻率大于108MHz的電感。
結(jié)論
針對(duì)開關(guān)穩(wěn)壓器MAX16903 (圖9)外圍元件的合理布局，有助于從源頭降低噪聲和電磁輻射，有助于節(jié)約項(xiàng)目評(píng)估階段的寶貴時(shí)間，簡化設(shè)計(jì)。
表1. 元件列表
圖9. 用于PCB布板的原理圖
本文來源于Maxim。
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