ZHCT991 November 2025 TPS563252 , TPSM863252
在BUCK電路中,由于開關(guān)管(MOSFET)的高速切換(高 di/dt 和 dv/dt),會(huì)產(chǎn)生顯著的 傳導(dǎo) EMI(<30MHz)和 輻射 EMI(>30MHz)。為了優(yōu)化 EMI 性能,可以從電路設(shè)計(jì)、PCB 布局、濾波和屏蔽等方面入手。
電路設(shè)計(jì)方面可以選擇優(yōu)化開關(guān)特性,從而降低噪聲源強(qiáng)度,具體方法為降低開關(guān)邊沿速率,可以通過增大自舉電阻(Rbst) 以減緩 MOSFET 開關(guān)速度(降低 dv/dt),從而降低高頻噪聲(>30MHz),但可能增加開關(guān)損耗(需折衷考慮)。 此外可以選擇優(yōu)化開關(guān)頻率具體方法為:選擇非整數(shù)倍頻(如 1.2MHz 而非 1MHz),避免與敏感頻段重疊。 也可以采用頻率抖動(dòng)(Spread Spectrum)技術(shù),分散噪聲能量。這些方法可降低峰值 EMI,但可能影響環(huán)路穩(wěn)定性(需測試驗(yàn)證)。
優(yōu)化 PCB 布局可以減少高頻環(huán)路輻射,具體方法為最小化高頻電流環(huán)路面積,對于上一節(jié)提到的關(guān)鍵環(huán)路,將輸入電容(Cin)盡量靠近 MOSFET(減小高頻電流路徑),同時(shí)可以使用低 ESL(等效串聯(lián)電感)電容(如 MLCC)。采用多層板可以提供低阻抗地平面,減小關(guān)鍵環(huán)路。此外,可以通過優(yōu)化地平面設(shè)計(jì)改善EMI,具體方法為:單點(diǎn)接地(避免地彈噪聲;避免地平面分割,防止高頻噪聲耦合;MOSFET 源極直接連接到地平面(減少寄生電感)。 同時(shí),可以通過優(yōu)化電感與走線改善EMI效果。電感靠近 MOSFET 和續(xù)流二極管(減小輻射環(huán)路);避免長走線,特別是高 di/dt 路徑(如 SW 節(jié)點(diǎn));使用銅箔屏蔽 SW 節(jié)點(diǎn)(減少高頻輻射)。
增加EMI濾波器可以有效抑制傳導(dǎo) EMI。輸入濾波方面,可以使用 π 型濾波(LC + 共模扼流圈)從而抑制差模(DM)和共模(CM)噪聲。X 電容(差模濾波) + Y 電容(共模濾波) 組合使用。增加輸入鐵氧體磁珠 抑制高頻噪聲。輸出濾波方面,可以通過增加輸出電容(低 ESR/ESL) 減少紋波和噪聲,也可以串聯(lián)小電感或磁珠抑制高頻噪聲。共模噪聲抑制方面可以添加共模扼流圈(CMC) 抑制共模電流;可以通過使用Y 電容連接輸入/輸出至機(jī)殼地(提供共模噪聲回流路徑)。
屏蔽接地的放大主要用于減少輻射噪聲,可以使用屏蔽電感(如一體成型電感)減少磁場輻射。 局部屏蔽方面,可以在 SW 節(jié)點(diǎn)、電感等高頻區(qū)域加銅箔或金屬屏蔽罩或者使用導(dǎo)電泡棉或?qū)щ娔z帶封閉縫隙。此外,優(yōu)化機(jī)殼接地,確保機(jī)殼良好接地可以提供較好的低阻抗路徑;避免浮地設(shè)計(jì),可以有效防止共模噪聲耦合。