如何降低稳压器产生的EMI

创建高效和紧凑的设计同时遵守国际无线电干扰特别委员会 （CISPR） 等组织提出的严格的电磁干扰 （EMI） 要求是一项挑战。因此，元件选择成为设计过程的关键部分。

与大多数设计决策一样，在不同组件之间进行选择几乎总是归结为基于您最关键的设计目标的权衡评估。降压稳压器以高效率和良好的热性能着称，通常不被视为低 EMI 选项。幸运的是，您有多种选择来降低此类稳压器产生的 EMI。为了帮助进一步讨论，图 1 显示了简化的降压稳压器原理图。

图 1. 简化的降压稳压器原理图。图片由 Bodo‘s Power Systems提供

电路板布局注意事项

除了选择适当的无源元件值以确保功能设计之外，当您的设计必须符合 EMI 限制时，电路板布局应该是您的首要考虑因素。有两个通用规则可以帮助将所有降压稳压器板布局产生的 EMI 降至最低：

通过使输入电容器和引导电容器尽可能靠近集成电路的 VIN 和 GND 引脚，最大限度地减少高瞬态电流 （di/dt） 环路区域。

通过最小化开关节点的面积来最小化高瞬态电压 （dv/dt） 节点的表面积。

在无法优化电路板布局的情况下，还有其他选择。在技术文章“设备级特性和封装选项如何帮助最大限度地降低汽车设计中的 EMI”中了解有关它们的更多信息。

集成输入电容器

如前所述，在设计开关稳压器以保持在 EMI 限制之下时，减小高 di/dt 电流环路的面积非常重要。在降压稳压器中，从 EMI 角度考虑输入电压对地环路非常重要。降压稳压器通过打开和关闭与电源的连接将较高的直流电压降至较低的电压，从而产生高端金属氧化物半导体场效应晶体管 （MOSFET） （Q1） 电流，如图 2 所示。

MOSFET 快速开启和关闭，产生由输入电容器提供的非常尖锐、几乎不连续的电流。一些器件（例如 TI 的 3-A LMQ66430-Q1 和 6-A LMQ61460-Q1 36-V 降压稳压器）在封装内集成了高频输入电容器，从而实现了尽可能小的输入电流环路面积。减小此输入电流回路的面积会导致输入端的寄生电感更小，从而减少发射的电磁能量。

图 2. 降压稳压器的输入电流波形。图片由 Bodo’s Power Systems提供

集成引导电容器

您应该考虑的另一个高 di/dt 电流环路是自举电容环路。自举电容负责在导通期间为高边 MOSFET 栅极驱动器提供电荷。内部电路在关断期间刷新该电容器。高端 MOSFET 的源极端子连接到开关节点而不是 GND。将自举电容连接到 MOSFET 的源极引脚可确保栅源电压 （VGS） 足够高以开启 MOSFET。对于大多数降压稳压器，您必须在电路板上留出一些可用的开关节点区域来连接自举电容器，尽管在尝试最小化开关节点的 EMI 区域时，这可能会适得其反。通过在封装内集成启动电容器，

结论

在严格的 EMI 限制下设计紧凑型电源设计可能很困难。具有集成电容器的降压稳压器可以使符合 EMI 的设计过程更容易，同时还有助于减少整体外部组件数量。　　

      审核编辑：彭静