處理DC-DC轉換芯片EMI的技巧有哪些

　　一、引言

　　在當今的便攜式，移動和物聯網設備上找到多個板載DC-DC轉換芯片是相當普遍的。如果設備使用無線，GPS或蜂窩技術，則來自這些轉換芯片的EMI（通常使用1到3MHz之間的開關頻率）通常會干擾無線模塊的接收器性能。

　　二、方法

　　本文介紹了減少這些DC-DC轉換芯片輻射的方法。

　　1、使用低EMI轉換芯片。使用低EMI轉換芯片，例如AnalogDevices/LinearTechnologies（AD）開發的靜音開關，可用于放置輸入和輸出電容器，特別是靠近IC封裝的地方。新型SilentSwitcher2低EMI轉換芯片在IC封裝內集成了輸入和輸出電容器及其相關環路。

　　2、使用適當的PCB板堆疊。所有信號層必須具有相鄰的接地參考平面（Gnd），并且所有電源走線（或多個平面）還必須具有相鄰的Gnd（圖2）。這是因為在當今的快速數字技術中，所有微帶線，帶狀線和電源布線都應被視為傳輸線。如果不遵循此規則，則應期待電路之間的噪聲和信號耦合（一種串擾形式），輻射EMI和電路板邊緣輻射直接插入天線。

　　圖1–較差的EMI堆疊設計（6層示例Top-Gnd-Signal-signal-Power-Bottom）。

　　存在問題：

　　1）信號層4和6以電源為參考；

　　2）Gnd和電源層不相鄰；

　　3）兩者之間有兩個信號層。這將在這兩個信號層上耦合功率瞬變。

　　圖2–良好的EMI疊層設計（8層示例Top-Gnd-Signal-Gnd-Power-Gnd-Bottom）。所有信號層均參考相鄰的Gnd，電源也有相鄰的參考Gnd。

　　3、接地參考平面（一個或多個）必須是實體?？缭浇拥貐⒖计矫妫℅nd）內的縫隙或插槽的快速開關信號或轉換芯片走線將在整個電路板上耦合EMI并耦合到敏感電路中。

　　4、將所有DC-DC轉換芯片電路保持在頂層和相鄰的Gnd上方。引起噪聲耦合的一個問題是從PCB板的頂部到底部運行快速切換信號。

　　例如：將轉換芯片電路放在其電路板的頂部，將輸出電感器放在其板的底部，產生的3MHz開關電流從頂部到底部以及從后面流回，產生了足夠的干擾，從而阻礙了車載GPS接收。如果必須將快速上升時間信號從上到下進行布線，則通常需要在通孔旁邊放置一個相鄰的拼接電容器（已將電源連接到GRP），以為信號電流提供附近的返回路徑。

　　5、使所有DC-DC轉換芯片電路都非?？拷D換芯片IC。DC-DC轉換芯片始終具有輸入電流環路和輸出電流環路（圖3）。這些回路面積必須最小化！輸入和輸出電容器以及輸出電感器都應盡可能靠近IC封裝放置，以最大程度地減少這些環路。

　　圖3–顯示了典型DC-DC降壓轉換芯片中的兩個“熱”電流環路的示意圖；一個在主輸入上，一個在輔助輸出上。

　　6、將DC-DC轉換芯片電路放置在靠近電路板電源入口的位置。這將傾向于使開關電流遠離敏感的無線模塊。在某些情況下，無線模塊制造商可能希望將轉換芯片放置在模塊附近，但是，這樣直接將EMI耦合到天線時面臨更大的風險。

　　7、輸出電感器應采用屏蔽設計。有兩種類型的電感器：屏蔽和非屏蔽。始終使用屏蔽電感器，因為這會限制磁場的磁場。如果可以看到繞組，則為非屏蔽設計。

　　8、調整輸出電感的方向，以降低EMI。電感在繞組上有一個“起點”和一個“終點”。起始端子有時會在車身頂部帶有半圓或點的標記。由于繞組的起點被總匝數掩埋，因此它們被相同的匝數屏蔽。調整繞組的起始方向，使其連接到DC-DC轉換芯片IC的開關輸出（通常標記為“SW”），繞組的末端連接到輸出濾波器。

　　9、DC-DC轉換芯片可能需要局部屏蔽。盡管使用了磁屏蔽電感器，良好的PCB板設計和布局實踐，但在電路環路和輸出周圍仍會產生很強的H場，尤其是電場，所以DC-DC轉換芯片可能需要局部屏蔽。

　　三、結語

　　DC-DC電源電磁干擾主要由功率開關晶體管和整流開關二極管快速變化的高壓切換和脈沖短路電流所引起，主要采取濾波、屏蔽、接地、合理布局布線，挑選適當的元器件和電路技術等方法，為了達到電磁兼容的設計要求，經常需要綜合采用幾種方法，才能達到理想效果。