保护噪声敏感节点免受噪声节点的影响

尽可能缩短噪声敏感节点，并远离噪声节点。例如，从电阻分压网络到反馈（FB）引脚的长迹线可以充当天线并捕获电磁辐射干扰的噪声（图10）。这种噪声会被引入FB引脚，致使输出端产生额外的噪声，甚至使器件不稳定。在设计开关降压调节器的布局时，将这一切都考虑在内是一个挑战。

表1.降压转换器中噪声敏感节点和噪声节点的示例。

图10.始终将FB引脚上的电阻分压器尽可能靠近FB引脚放置。

模块的优势在于将噪声敏感节点和噪声节点保持在最低限度，从而最大限度地减小错误布局的几率。唯一要注意的是保持FB引脚的迹线尽可能短。

结论

在开关降压转换器中有许多用来调节EMI的旋钮，但用来实现最佳方案可能还不够方便。找到最佳配置会花费大量宝贵的设计时间。电源模块早已包括FET和电感器，这就使得创建和完成具有良好EMI特性的电源设计变得简单而又快捷。使用降压模块进行设计时最关键的一点是一些外部元件的放置方式，这有助于显著提高EMI特性。

转换器和电源模块的EMI比较

前文说明了开关电源中EMI的来源以及如何降低EMI。现在，本文将通过比较转换器和使用相同集成电路（IC）的电源模块之间的测量结果，来演示模块如何帮助减轻EMI辐射。两者均来自TI的SIMPLE SWITCHER产品线，转换器为LMR23630，电源模块为LMZM33603，采用LMR23630 IC。通过对两个器件的EVM做部分更改，以获得相同的BOM数，因此结果仅取决于所选部件（转换器或电源模块）和布局。两种EVM均具有良好的优化布局。之后，将电容器放置在远离输入引脚的位置，就生成了不良布局。

LMR23630转换器的性能

SHAPE  * MERGEFORMAT

转换器 - LMR 23630

良好布局

电容器靠近

电容器远离

无电容器

频率[MHz]

良好布局

小电容器靠近

小电容器远离

无小电容器

电平[dBµV/m]

CISPR 22 A3M级

图11.具有不同输入电容布局的LMR23630转换器的EMI辐射。

图11显示了不同设计布局的四种不同EMI频谱。设计布局从优至劣排列（类似于图5，只是把各步骤分开）。第一次测量（良好布局/蓝线）时，未对EVM的布局做出更改（良好布局中所有的输入电容器都非常靠近输入引脚）。第二次测量（小电容器靠近/红线）时，两个4.7μF电容器均放置在距输入引脚2.5厘米处。0.22μF的小电容器非常靠近输入引脚。在第三（小电容器远离/绿线）和第四（无小电容器/紫线）次测量时，小电容器分别距输入引脚2.5厘米，然后完全移除。

您可以在图11中看到输入电容器的放置非常关键。将小输入电容器远离输入引脚放置或将其完全移除会违背CISPR 22 A3M级标准。将小电容器靠近输入引脚放置可以最大限度地减少高频环路面积。小电容器可滤除高频噪声，而较大电容的电容器可滤除低频噪声。

电源模块的封装中通常包含一个小输入电容器。让我们看看布局不良时电源模块的性能。

LMZM33603电源模块的性能

图12显示了电源模块的EVM布局，同样从优至劣排列。蓝线表示未更改EVM的EMI辐射。红线和绿线表示不良布局，其中一条线有两个4.7μF输入电容器，位于PCB底部下方（红线）。绿线的电容器距输入引脚约3.5厘米（图13中以红 {MOD}椭圆形突出显示）。图13中的红 {MOD}粗线还显示了更改后的EVM，以及VIN、输入电容器和接地之间形成的关键环路区域。EMI特性变差，但并不违背CISPR 22 A3M级标准。

图12.TI LMZM33603电源模块的EMI辐射特性

图13.TI LMZM33603电源模块的不良布局示例。

电源模块可以补救布局设计错误

图14在单个图表中对LMR23630转换器（红线）和LMZM33603电源模块（蓝线）做出了对比。两者均有类似的不良布局，所有外部输入电容器都远离输入引脚。

显然，LMZM33603电源模块的EMI辐射特性要优于LMR23630转换器。尽管两种布局均不完美，但电源模块会通过CISPR测试，而转换器无法通过测试。

图14.比较TI LMR23630转换器和LMZM33603电源模块的EMI特性。