要確保穩健的抗 EMI 性能,首先要有一個良好的布局,不僅適用于 TMCS112x/3x,還適用于 PCB 上的所有元件。一般而言,包含四層或更多層的電路板提供了理想的返回路徑方案,因為內層上的接地平面為所有信號提供了專用的返回路徑;無論布線(無論是信號布線還是電源布線)鋪設在何處,信號正下方總是存在一條返回路徑。然而,較新的設計不斷將更高的功率推向 PCB,因此需要采用新技術來幫助管理熱問題。這可能會使內層平面復制導致對接地平面進行分段,或設計將層數減少到兩層,從而進一步降低系統成本。盡管阻止 EMI 干擾源是最好的做法,但此舉并非總是可行。在這些情況下,可以實現抗 EMI 設計,但必須考慮額外的步驟和最佳實踐,以確保為性能而設計。通常,妥善做法是在信號正下方鋪設返回路徑。此外,在設計中布置 TMCS112x/3x 時,應考慮以下最佳實踐:
- 如果可能,請使用四層電路板。在內層上創建一個接地平面,以便為外層上布線的所有信號提供干凈的返回路徑。
- 妥善做法是完全不要在接地位置進行布線。如果必須 要在接地位置布線,請務必優化布線布局,以盡可能減少接地平面的分離,因為這可能會將返回路徑重新路由到不需要的區域,或增加信號中的環路尺寸
- 盡可能將器件與高 EMI 源隔離。快速開關電感器環路和高電壓開關節點是最大的關注點。
- 電感隨長度增加,隨寬度減小。因此,高頻電流路徑需要盡可能寬且短。
- 為了實現最低的 ESR,例如出色的高頻響應,所有電容器的大小都需要調整為 0402 或 0603。通常,尺寸較小的器件可以產生極低的寄生效應,因此,這些較小的選項往往在高 EMI 環境中表現更好。
- 至少要確保在器件的 V + 和接地引腳之間使用一個旁路電容器。
- 如果使用多個旁路電容器,請確保將最低電容(以最高頻率為目標)放置在最靠近器件的位置。執行此操作是為了確保在到達器件之前刪除所有 HF 內容。如果最低電容放置在距離器件最遠的位置,HF 內容可能會耦合到電容器之外的布線上,然后遷移到器件中。
- 如有可能,用相應的返回路徑屏蔽信號布線。大多數情況下,這可以是公共 GND。這項技術有助于降低非屏蔽布線對天線的影響。圖 3-11提供了一個與此相關的示例。
對于同時存在較高 CM 噪聲的設計,可以使用通過接地的其他隔離技術。圖 3-12 展示了一個隔離 TMCS112x/3x 的 GND 的示例。這種技術能夠有效地切斷器件發出的噪聲系統 GND,并確保 CM 噪聲不會耦合到器件中。如果系統中不存在 CM 噪聲,則 TMCS112x/3x 可以正常以 GND 為基準,并且不需要電容器 C8。如果使用此技術,還需要注意以下實踐:
- 鐵氧體磁珠 (L1、L2、L4、L5) 的尺寸需要盡可能大,從而更大限度地增加 GND 平面之間的空間。
- GND (C8) 之間的 100pF 拼接電容器 為高頻輻射噪聲提供了一條返回路徑
- 如果沒有該電容器,輻射噪聲可能會耦合到 TMCS GND 平面,并出現通向 MCU GND 的高阻抗返回路徑。
- 這會捕獲 HF 噪聲并強制噪聲耦合到器件引腳中,因為這些引腳的阻抗低于鐵氧體磁珠。
- 該電容器在 HF 處提供低阻抗路徑,將噪聲返回到 MCU GND。
- 僅當在系統中測得 CM 噪聲時,才需要輸入電容器 C1、C5 和 C6。請為該原理圖中的所有元件放置焊盤以進行故障排查。
- 雖然布局中未顯示共模扼流圈,但可使用共模扼流圈代替 L1 和 L4,以進一步限制共模噪聲進入器件。此處不需要同時使用鐵氧體磁珠和扼流圈,否則只會進一步增加成本和元件數量。