1.前言

隨著車輛系統(tǒng)的發(fā)展，需要更多功率的應(yīng)用數(shù)量不斷增加。設(shè)計更高功率系統(tǒng)的工程師通常會從低壓差 (LDO) 穩(wěn)壓器切換到具有更高效率和熱性能的 DC/DC 降壓轉(zhuǎn)換器。然而，這種轉(zhuǎn)變帶來了一些挑戰(zhàn)，因為DC/DC降壓轉(zhuǎn)換器的電磁干擾 (EMI) 比 LDO 穩(wěn)壓器高得多。

EMI 會影響 AM/FM 無線電接收器和駕駛員輔助傳感器等敏感組件，而高 EMI 實際上會降低甚至干擾系統(tǒng)的正常運行。為此，Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques (CISPR) 25 Class 5 等官方標(biāo)準(zhǔn)為配備內(nèi)燃機的車輛和船舶制定了 EMI 限制。

2.如何來克服板布局 的限制

減輕 EMI 的最簡單方法之一是采用適當(dāng)?shù)挠∷㈦娐钒?(PCB) 設(shè)計，對于降壓轉(zhuǎn)換器，最重要的考慮因素是：

· 減少了高瞬態(tài)電壓 (dv/dt) 節(jié)點的表面積

· 減少高瞬態(tài) (di/dt) 回路的回路面積

這意味著正確放置某些組件可以幫助最大限度地減少 EMI。

但是，電路板的尺寸或形狀會限制某些組件的放置，并且更換電路板的時間和成本可能令人望而卻步。如果盡管有這些限制，您的應(yīng)用程序必須符合 CISPR 25 5 類 EMI 限制，您如何解決這些限制？

當(dāng)無法考慮 EMI 進行布局優(yōu)化時 當(dāng)無法選擇 EMI 優(yōu)化布局時，可以通過與布局無關(guān)的封裝和具有設(shè)備級增強功能的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器來減輕 EMI。

3.EMI一個 兼容 設(shè)備 級 特征

擴頻是通過抖動開關(guān)頻率來擴展由開關(guān)節(jié)點引起的 EMI 諧波峰值的功能。高次諧波峰值能量的擴散將高且突然的發(fā)射變成低的、漸進的發(fā)射，這減少了必須考慮 EMI 發(fā)射限制的設(shè)計所需的濾波和優(yōu)化量。

轉(zhuǎn)速控制減少了高邊場效應(yīng)晶體管（FET）的啟動時間，從而節(jié)省了高頻諧波的能量。只需添加一個與啟動電容器串聯(lián)的小電阻，或在內(nèi)置此功能的設(shè)備的專用 RBOOT 引腳上使用啟動電阻。然而，降低 FET 的轉(zhuǎn)速會改善 EMI，同時降低效率。

4.EMI兼容 封裝

有助于抑制 EMI 的封裝級特性是 TI 的無內(nèi)部鍵合線的 HotRod引線框架倒裝芯片封裝。（參見圖 1）從輸入電容器的不連續(xù)電流流過的高 di/dt 環(huán)路路徑中移除電感鍵合線可消除輸入環(huán)路電感的重要來源，并且是前面提到的關(guān)鍵考慮因素之一（高可以滿足高 di/dt 環(huán)路的 di/dt 環(huán)路）。

圖1：標(biāo)準(zhǔn) 引線 鍵合QFN（四方 扁平 引線）封裝和HotRod封裝 部分

另一個封裝級特性是對關(guān)鍵路徑使用對稱引腳排列。DC/DC 降壓轉(zhuǎn)換器在中心有一個開關(guān)節(jié)點引腳，在每一側(cè)都有 PGND 和 VIN。這種對稱性產(chǎn)生了一個磁場，可以改善磁場抑制并減少與附近電路的耦合。

5.集成 輸入 電容器

為了進一步降低設(shè)備級別的 EMI，LMQ61460-Q1 等產(chǎn)品在封裝內(nèi)集成了一個輸入電容器。圖 2a 顯示，這些電容器是橫跨右上方和下方引腳對 VIN 和 PGND 的黑色矩形（有關(guān)引腳分布，請參見圖2b）。將輸入電容包含在封裝內(nèi)可降低寄生電感、振鈴和高頻 EMI，再次滿足第二個考慮。高頻 EMI 尤為重要，因為汽車應(yīng)用中常見的條件（例如高輸入電壓和高輸出電流）會加劇高頻范圍。

(a) (b)

圖2：具有集成 電容器 (a)、LMQ61460-Q1引腳排列(b)的LMQ61460-Q1 的X射線圖像

EMI 會影響汽車應(yīng)用。盡管電路板布局存在局限性，但仍有一些替代方案，其中設(shè)備級功能和更新的封裝類型可以應(yīng)用可靠的 EMI 緩解技術(shù)來改進設(shè)計并確保安全地遵守 EMI 輻射限制。