?uk穩(wěn)壓器 的輻射主要來源于其開關(guān)電流產(chǎn)生的電磁干擾，優(yōu)化布局和組件選擇是降低輻射的關(guān)鍵。以下是具體方法：

優(yōu)化板布局

?縮短熱回路?：將續(xù)流二極管D、耦合電容C和開關(guān)S1的位置盡可能靠近，并利用IC引腳排列(如 LT8330 )實(shí)現(xiàn)緊湊連接，以減少熱回路的面積和長度。 ?

?減少寄生電容?：通過優(yōu)化電源路徑中的電感布局，防止快速開關(guān)電流產(chǎn)生寄生電容，進(jìn)一步降低干擾。 ?

組件選擇

?IC選擇?：優(yōu)先選用帶有負(fù)電源電壓反饋引腳的 ADI 系列IC(如LT8330)，這類IC支持負(fù)電源電壓處理，可減少反饋回路中的噪聲。 ?

?電感設(shè)計(jì)?：輸入端和輸出端的電感需兼顧成本與空間限制，但需確保電感值與電路匹配，避免過大電感引入更多噪聲。 ?

實(shí)際應(yīng)用

?案例參考?： ADI 的LT8330穩(wěn)壓器在?uk拓?fù)渲斜憩F(xiàn)優(yōu)異，其FBX引腳支持負(fù)電源電壓處理，可有效降低輻射干擾。 ?

通過上述措施，可顯著降低?uk穩(wěn)壓器的電磁輻射，適用于需要低噪聲的醫(yī)療設(shè)備、精密儀器等場景。

?uk拓?fù)浞浅＿m合從正電源電壓產(chǎn)生負(fù)輸出電壓。許多系統(tǒng)需要負(fù)電壓，以便能夠有效地讀取來自某些傳感器的信號。為此，可能需要提供信號鏈，例如+5 V和–5 V甚至+15 V和–15 V。 負(fù)電壓還用于安全切換某些開關(guān)元件，如碳化硅(SiC)。

?uk拓?fù)湟卜Q為2L反相拓?fù)?，因?yàn)樗陔娫绰窂街行枰獌蓚€(gè)電感器。圖1顯示了?uk拓?fù)涞碾娐穲D。

在選擇合適的開關(guān)穩(wěn)壓器IC時(shí)，確保有一個(gè)用于負(fù)電壓的反饋引腳非常重要。ADI公司擁有大量集成開關(guān)的合適單芯片開關(guān)穩(wěn)壓器IC，以及帶外部開關(guān)晶體管的控制器IC。

最重要的是，所需的兩個(gè)電感器代表了成本和空間因素。然而，這兩個(gè)元件也會(huì)導(dǎo)致輸入側(cè)和輸出側(cè)的電源路徑產(chǎn)生電感。這樣可以防止輸入端和輸出端的快速開關(guān)電流。因此，?uk拓?fù)渫ǔ１徽J(rèn)為是一種噪聲特別低的拓?fù)洹．?dāng)然，就像其他開關(guān)穩(wěn)壓器一樣，?uk拓?fù)渚哂虚_關(guān)電流。它們在圖 1 中顯示為藍(lán)色的熱回路。術(shù)語熱回路是指具有快速di/dt轉(zhuǎn)換的一組跡線。為了盡量減少開關(guān)電流產(chǎn)生的干擾，寄生電感以及隨之而來的環(huán)路的空間擴(kuò)展度必須設(shè)計(jì)得盡可能小。

因此，在?uk轉(zhuǎn)換器的最佳電路板布局中，續(xù)流二極管D、耦合電容C和開關(guān)S1必須非常靠近。使用相應(yīng)的IC引腳排列(如LT8330)，這些線路的緊湊排列沒有問題。圖2顯示了混凝土板布局中開關(guān)電流(熱回路)的電源路徑區(qū)域。

關(guān)鍵環(huán)路由外部二極管 D、耦合電容 C 以及 LT8330 開關(guān)穩(wěn)壓器 IC 內(nèi)的 GND 和 SW 引腳之間的內(nèi)部連接組成。熱回路設(shè)計(jì)得盡可能小和緊湊。

圖3所示為采用LT8330的電路示例，該電路適合用作?uk拓?fù)渲械姆€(wěn)壓器。一個(gè)重要的特性是FBX引腳。它是一種特殊類型的FB引腳，可以處理?uk拓?fù)渲兴璧呢?fù)電壓和正電壓。如果LT8330用于升壓或SEPIC拓?fù)?，則需要一個(gè)正反饋引腳極性。

圖3.采用LT8330的?uk穩(wěn)壓器的電路示例。

穩(wěn)壓器輸入側(cè)和輸出側(cè)的電感都會(huì)影響其產(chǎn)生的傳導(dǎo)發(fā)射量。如果采用具有非常緊湊熱回路的優(yōu)化電路板布局，則會(huì)產(chǎn)生非常低噪聲的解決方案。這些特性使 ?uk 穩(wěn)壓器非常適合產(chǎn)生低噪聲負(fù)電壓。

EMI挑戰(zhàn)與設(shè)計(jì)要點(diǎn)在應(yīng)對buck穩(wěn)壓器的EMI問題時(shí)，我們面臨著雙重挑戰(zhàn)：既要確保設(shè)計(jì)的高效性和緊湊性，又要滿足國際無線電干擾特別委員會(huì)(CISPR)等機(jī)構(gòu)制定的嚴(yán)格電磁干擾(EMI)標(biāo)準(zhǔn)。元件選擇成為設(shè)計(jì)過程中的核心環(huán)節(jié)，因?yàn)椴煌慕M件選擇往往需要基于設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行權(quán)衡。盡管buck穩(wěn)壓器以其高效和出色的熱性能而聞名，但它并非不能降低電磁干擾。實(shí)際上，通過采取適當(dāng)措施，我們可以顯著減少這類穩(wěn)壓器產(chǎn)生的EMI。

我們必須在確保效率的同時(shí)，選擇合適的元件來滿足嚴(yán)格的EMI標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以在滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)的同時(shí)，減少穩(wěn)壓器產(chǎn)生的電磁干擾。

在EMI要求嚴(yán)格的設(shè)計(jì)中，電路板布局成為關(guān)鍵因素。為確保功能性和EMI標(biāo)準(zhǔn)的雙重滿足，必須遵循一些通用規(guī)則。首先，應(yīng)盡量將輸入電容器和自舉電容器安置在集成電路的VIN和GND引腳附近，以減小高瞬態(tài)電流(di/dt)的環(huán)路面積。其次，通過優(yōu)化開關(guān)節(jié)點(diǎn)的布局來最小化高瞬態(tài)電壓(dv/dt)節(jié)點(diǎn)的表面積。

此外，在開關(guān)穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì)中，減小高瞬態(tài)電流環(huán)路面積至關(guān)重要。對于buck穩(wěn)壓器而言，其工作原理涉及開啟和關(guān)閉開關(guān)器件以轉(zhuǎn)換直流電壓。這一過程中，高壓側(cè)會(huì)產(chǎn)生MOSFET電流，形成對地環(huán)路，需從EMI角度進(jìn)行特別考慮。

輸入電容器的優(yōu)化和高瞬態(tài)電壓節(jié)點(diǎn)的面積控制是關(guān)鍵，同時(shí)高壓側(cè)MOSFET電流的環(huán)路設(shè)計(jì)需要特別關(guān)注EMI因素。

02具體設(shè)計(jì)策略

 集成高頻輸入電容器

當(dāng)MOSFET進(jìn)行快速開啟和關(guān)閉操作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生由輸入電容器供應(yīng)的尖銳且不連續(xù)的電流。為了實(shí)現(xiàn)輸入電流環(huán)路面積的最小化，諸如TI的3-A LMQ66430-Q1和6-A LMQ61460-Q1 36V buck穩(wěn)壓器，在封裝內(nèi)便集成了高頻輸入電容器。這樣一來，不僅減小了輸入電流的回路面積，還降低了輸入端的寄生電感，進(jìn)而減少了電磁能量的輸出。

封裝內(nèi)集成高頻輸入電容器有助于減小電流環(huán)路面積，降低寄生電感，從而減少電磁能量的輸出。

▍ 自舉電容環(huán)路管理

自舉電容環(huán)路也是需要關(guān)注的高瞬態(tài)電流環(huán)路之一。在開關(guān)器件導(dǎo)通期間，自舉電容負(fù)責(zé)為高壓側(cè)MOSFET柵極提供驅(qū)動(dòng)。而在關(guān)斷期間，內(nèi)部電路會(huì)對該電容器進(jìn)行重新充電。由于高壓側(cè)MOSFET的源極是連接到開關(guān)節(jié)點(diǎn)而非GND，因此將自舉電容與MOSFET的源極引腳相連，能確保柵源電壓(VGS)足夠高以開啟MOSFET。

在大多數(shù)buck穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)中，需要在電路板上預(yù)留出開關(guān)節(jié)點(diǎn)區(qū)域以連接自舉電容器，但這可能會(huì)與減小開關(guān)節(jié)點(diǎn)以降低EMI的目標(biāo)相沖突。然而，像LMQ66430-Q1這樣在封裝內(nèi)就集成了自舉電容的器件，不僅遵循了前述的兩個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)則，還減少了對外部組件的依賴。

封裝內(nèi)自舉電容可以減少外部組件需求，并實(shí)現(xiàn)高效的柵源電壓管理，有助于同時(shí)滿足EMI和功能要求。