重新審視降壓轉(zhuǎn)換器原理圖中的附加組件

有人曾經(jīng)告訴我，實(shí)際上只有不到一半的組件出現(xiàn)在降壓轉(zhuǎn)換器的原理圖中。其余的組件是(不需要的)獎勵，由電路板布局設(shè)計(jì)和與所選組件相關(guān)的寄生元素產(chǎn)生。

EMI 和輸出噪聲取決于所有組件——原理圖中的組件以及附加組件。以我的經(jīng)驗(yàn)，我們需要特別小心高 di/dt 循環(huán)中的附加組件。它們會導(dǎo)致轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)異常行為和更高的壓力，還會導(dǎo)致更高的輸出噪聲和 EMI。PCB 布局中高 di/dt 環(huán)路的尺寸必須保持最小，以最大限度地減少高 di/dt 環(huán)路電感和 SW 節(jié)點(diǎn)上的振鈴。高 dv/dt 節(jié)點(diǎn)，如 SW 節(jié)點(diǎn)，應(yīng)保持盡可能小以避免與其他節(jié)點(diǎn)的電容耦合，但必須足夠大以處理所需電流。觀看有關(guān) EMI 和電路板布局最佳實(shí)踐的 視頻 ，并進(jìn)入 TI 的三米室內(nèi)測試評估板。

在IC選擇時，IC的引腳排列往往被忽視。但是，當(dāng)需要進(jìn)行電路板布局設(shè)計(jì)和 EMI 測試時，IC 的引腳輸出可能是整體設(shè)計(jì)和性能中相當(dāng)關(guān)鍵的部分。

在我看來，通過對切換器 IC 進(jìn)行周到的引腳分配，可以使切換器的高性能電路板布局變得更加容易。

一個好的引腳應(yīng)該使工程師能夠?qū)嵤┮韵聹?zhǔn)則：

1. 最小化關(guān)鍵的高 di/dt 環(huán)路。

2. 保持高 dv/dt 節(jié)點(diǎn)盡可能小，在盡可能少的層上。

3. 保護(hù)電路中敏感、易受噪聲影響的節(jié)點(diǎn)。

下面是一個示例，使用新的LM43603和LM46002 SIMPLE SWITCHER 同步轉(zhuǎn)換器：

使 VIN 和 PGND 引腳彼此相鄰，工程師可以將輸入電容器放置在 IC 旁邊，并有效地將高 di/dt 環(huán)路面積降至最低。較小的環(huán)路面積意味著較低的電感。高 di/dt 環(huán)路中的較低電感將在開關(guān)節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生較少的振鈴，從而減少通過電感器上的寄生電容耦合到輸出的噪聲。總體而言，最小化的高 di/dt 環(huán)路面積可降低 EMI 和更安靜的輸出電壓。

將 SW 引腳放置在 IC 的對角(相對于 VIN 和 PGND)，工程師可以通過短而寬的走線將電感器直接連接到引腳。這使電路板設(shè)計(jì)人員能夠避免將高 dv/dt SW 節(jié)點(diǎn)運(yùn)行到其他層。它最大限度地減少了快速 SW 節(jié)點(diǎn)與其他易受 EMI 和噪聲影響的節(jié)點(diǎn)的電容耦合。

說到不喜歡噪聲的節(jié)點(diǎn)，反饋引腳被仔細(xì)地放置在相對于 SW 節(jié)點(diǎn)的對面(遠(yuǎn))角落。使反饋節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)離噪聲源對于降壓轉(zhuǎn)換器的正常運(yùn)行非常重要。此外，將 AGND 引腳緊鄰 FB 允許工程師將電阻分壓器緊鄰 FB 引腳放置，從而使敏感節(jié)點(diǎn)盡可能小。

LM43603調(diào)節(jié)器是一種易于使用的同步降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器，能夠從3.5 V至36 V(最大42 V abs)的輸入電壓驅(qū)動高達(dá)3 A的負(fù)載電流。在LM43603提供了一個非常小的解決方案大小卓越的效率，輸出精度和壓降電壓。擴(kuò)展系列在0.5-A、1-A和2-A負(fù)載電流選項(xiàng)中提供，采用引腳到引腳兼容封裝。峰值電流模式控制用于實(shí)現(xiàn)簡單的控制回路補(bǔ)償和逐周期限流?？蛇x功能，如可編程開關(guān)頻率、同步、電源良好標(biāo)志、精度啟用、內(nèi)部軟啟動、可擴(kuò)展軟啟動和跟蹤，為廣泛的應(yīng)用提供了一個靈活且易于使用的平臺。輕載時的不連續(xù)傳導(dǎo)和自動頻率調(diào)制可提高輕載效率。該系列只需要很少的外部元件，引腳排列允許簡單、最佳的PCB布局。保護(hù)功能包括熱關(guān)機(jī)、V-CC欠壓鎖定、逐周期電流限制和輸出短路保護(hù)。LM43603裝置采用HTSSOP/PWP 16引線封裝(5.1 mm x 6.6 mm x 1.2 mm)和帶可濕側(cè)面的VSON-16封裝。HTSSOP封裝與LM43600、LM43601、LM43602、LM46000、LM46001、LM46002的引腳間兼容。VSON-16封裝是唯一與LM43602兼容的引腳對引腳。

下面是LM43603和LM46002 SIMPLE SWITCHER 同步降壓轉(zhuǎn)換器的完整布局。布局示例實(shí)現(xiàn)了上述指南，從而實(shí)現(xiàn)了具有出色 EMI 性能的設(shè)計(jì)。