ZHCAAB5 September 2020 TPS55288 , TPS55288-Q1 , TPS552882 , TPS552882-Q1
開關環路可建模為 LC 電路,由輸入或輸出側去耦電容器以及高側和低側 MOSFET 構成。對于降壓橋臂開關節點 SW1,當高側 FET 接通而低側 FET 關斷時,會發生振鈴。對于升壓橋臂開關節點 SW2,當低側 FET 關斷而高側 FET 接通時,會發生振鈴。圖 2-10 所示為開關環路在此過渡狀態期間的等效模型。
等效模型中的電感(L_loop1 和 L_loop2)對應于開關環路的總環路電感,其中包括 PCB 布線電感、去耦電容器的 ESL 和 MOSFET 的封裝電感。環路的總電容由低側 MOSFET 的輸出電容決定。因此,開關節點振鈴頻率由寄生環路電感和低側 MOSFET 輸出電容決定。對于給定的開關速度和給定的 MOSFET,振鈴的最大幅度也由寄生環路電感決定。
從前一章中,我們已知曉通過緊湊的布局、在開關環路下添加接地平面或使用對稱 PCB 布局可降低寄生環路電感,但在實際應用中,元件放置方式會受 PCB 尺寸的限制。
圖 2-10 開關環路的等效模型如果輻射 EMI 水平仍然超過要求的水平,并且布局不能再改進,我們該怎么辦?在開關節點和電源接地端之間添加一個 RC 緩沖器,有助于降低輻射 EMI 水平。RC 緩沖器應盡可能靠近開關節點和接地平面。圖 2-11 所示為使用和不使用 RC 緩沖器情況下的輻射 EMI 的對比結果。使用 RC 緩沖器時,輻射 EMI 在 300MHz 下可降低約 6dBuV/m。
圖 2-11 使用和不使用 RC 緩沖器情況下的輻射 EMI 的對比結果