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如何提高汽车电源的性能

关键词:汽车电源 PCB布线 电感

时间:2020-09-16 14:48:03      来源:网络

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。

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。

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。

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。

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。

图 1. PMOS 导通状态下的 OUT2 电流路径

图 2. DMOS 导通状态下的 OUT2 电流路径

图 3. OUT2 交流路径的差别

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。

图 4. 自举电容交流路径

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