汽车电源PCB究竟如何布线才可以降低电磁辐射

Colbie

汽车电源PCB究竟如何布线才可以降低电磁辐射

& C  b3 G, A9 p/ o; b+ c
$ _& G0 @8 t. O+ @
摘要 : 使用高频开关稳压器时，好的汽车电源PCB布线可以提供更干净的输出，并且简化EMI测试中的调试工作。本文以MAX16903/MAX16904开关稳压器设计为例，介绍如何布线以获得最佳的性能，并降低辐射。
5 y1 p7 K( K1 a4 j6 N' l
1 u; o- A1 Z5 w- P/ q' @' {
引言使用高频开关稳压器(如MAX16903/MAX16904)时，好的汽车电源PCB布线可以提供更干净的输出，并且简化电磁干扰(EMI)测试中的调试工作。本文以MAX16903/MAX16904开关稳压器设计为例，介绍优化系统性能的布板原则。
布线通用规则

• 将输入电容C3、电感L1和输出电容C2形成的环路面积保持在最小。
• BIAS输出电容(C4)尽可能靠近第13引脚(BIAS)和第14引脚(GND)放置，引脚和电容之间不要出现过孔。这是IC的模拟电源输入，阴线上的任何电感都会在BIAS电源引入噪声，从而增大LX输出的抖动。
• 使用尽可能短的引线。
  5 M" h% O  J' W  k" q

7 s! `5 X( B6 N1 ^5 E  X优化AC-DC电流路径为了尽可能降低电磁辐射，MAX16903/MAX16904外围元件的布局非常关键。电流跃变的路径称为交流路径，出现在开关ON/OFF操作时。开关接通/断开(ON/OFF)之后，电流路径的电流为直流路径。
6 T! l) u" v' N5 Y交流路径MAX16903同步DC-DC转换器的开关电流通路需要3个无源元件(C2、C3、L1)，这三个元件对电磁辐射和器件性能的影响非常大。图1、图2给出了ON、OFF周期的电流路径；图3说明了出现最高di/dt的两个电流路径的差异。应优先考虑C3的布线，其次是L1和C2的布线。

自举交流路径MAX16903/MAX16904 DC-DC转换器使用了一个高边DMOS管，要求在LX引脚(DMOS源极)产生高于5V的电压。为了产生该电压，需要在LX/BST引脚之间连接一个自举电容(图4)，DMOS处于OFF期间，5V BIAS稳压器对自举电容C1充电；BIAS输出还为误差放大器供电。因此，须尽可能保持干净(低噪)的BIAS，以免对误差放大器造成负面影响，在C4和MAX16903/MAX16904之间保持尽可能小的电感，C4应尽可能靠近14脚(GND)和13脚(BIAS)放置，不要增加过孔。
" _6 h; f1 R1 ?

扩频对于改善布线也无法通过用户测试的情况，可以定制具有时钟扩频的MAX16903/MAX16904产品，具有扩频功能的器件与标准版本的器件相比能够使FM频带的噪声降低15dB。有关定制扩频版本器件的流程，请参考数据手册中的相关说明。
举例：两层PCB板布线，器件采用TSSOP封装图5和图6按照上述布线原则设计电路板，采用两层板。
; t$ i* B4 C* i# V

举例：两层板布线，器件采用TDFN封装图7和图8给出了一个两层板的布线示例。

主电源滤波主电源滤波非常重要，因为进入模块之前最后一个降低电磁辐射的机会。对于高频开关稳压器，如MAX16903，传导辐射大多出现在FM频段(76MHz-108MHz)。为了降低辐射，可以增加一个在此频带具有较高阻抗的铁氧体磁珠，或者是谐振频率大于108MHz的电感。
结论针对开关稳压器MAX16903 (图9)外围元件的合理布局，有助于从源头降低噪声和电磁辐射，有助于节约项目评估阶段的宝贵时间，简化设计。

  n9 \& T4 s% R3 @1 U$ F

mnfvbnk

这种电源需要注意，容易受干扰