在開關(guān)模式降壓轉(zhuǎn)換器中，如何緩解電磁干擾（EMI）是一個(gè)常見的議題。EMI通常由高頻電流流動(dòng)所引起。本應(yīng)用筆記首先討論了由輸入電流引起的EMI問題，并提出相對(duì)應(yīng)的解決方案，以及其他更多如何減少EMI的方法。

EMI的成因與解決

在開關(guān)模式降壓轉(zhuǎn)換器中，電磁干擾（EMI）主要是由于高頻電流在電路回路中流動(dòng)所引起的。

圖1

輸入電流I1的dI/dt非常高，可能在廣泛的頻譜范圍內(nèi)產(chǎn)生大量的電磁干擾（EMI）。如圖1所示，應(yīng)盡可能地將面積 A1降至最小。Cin應(yīng)盡可能地靠近IC的VIN引腳和GND引腳之間放置，詳見圖2。

圖2

其他減少降壓轉(zhuǎn)換器中電磁干擾的方式

如圖 3 所示，在 Cboot 與 Rboot 之間串聯(lián)一個(gè)電阻。 Rboot 減少了 Q1 的開關(guān)驅(qū)動(dòng)電流，這增加了開關(guān)波形 的上升時(shí)間，從而減少了開關(guān)電流的高次諧波。Rboot 的值取決于高側(cè) MOSFET 的大小。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用， 通常使用約 5 ~ 10?。對(duì)于較?。≧dson 較高）的 MOSFET ，允許使用較大的 Rboot 值。請(qǐng)注意， MOSFET 開關(guān)的緩慢切換將增加開關(guān)損耗并降低效率。

圖3

如可能，將 RC 抑制電路盡可能加在靠近開關(guān)節(jié)點(diǎn)和電源接地之間。Rs 將對(duì)由 MOSFET 電容和開關(guān)回路的寄生電感組成的寄生共振 LC 電路進(jìn)行抑制，如圖 4 所示。Rs 的最優(yōu)值取決于總開關(guān)節(jié)點(diǎn)電容和寄生電感。Rs 通常范圍從 2.2? 到 10?。串聯(lián)電容器 Cs 的選擇為電路寄生電容的 3 ~ 4 倍。通 常，470pF ~ 1nF 就足夠了。放置 RC 抑制電路后，一定要檢查電路的總功耗：轉(zhuǎn)換器效率會(huì)下降，尤其是在高開關(guān)頻率和高輸入電壓 下。

圖4

如圖 5 所示，將 RL 抑制電路與共振電路串聯(lián)。這將在 共振電路中添加一小部分串聯(lián)電阻，足以提供一些阻 尼 。 Ls 可 以 是 一 個(gè) 非 常 小 的 高 頻 磁 珠 ， 如 BLM15AX100SN1 或 BLM15PG100SN1，并且必須具 有足夠的輸入 RMS 電流額定值。Rs 通常范圍從 2.2? ~ 4.7?。RL 抑制電路必須靠近電源階段輸入節(jié)點(diǎn)放置，使輸入 回路保持足夠小。RL 抑制電路的一個(gè)缺點(diǎn)是，它在開 關(guān)回路的高頻區(qū)域創(chuàng)建了阻抗 Rs。在非?？斓拈_關(guān)過 渡期間，開關(guān)電流脈沖將在 Ls//Rs 上產(chǎn)生短暫的電壓 故障，導(dǎo)致在電源階段輸入節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生一個(gè)小的電壓 故障。添加 RL 抑制電路后，一定要檢查在最大負(fù)載開 關(guān)時(shí) IC VIN 節(jié)點(diǎn)上的電壓故障。

圖5

輸入濾波對(duì)于減少 EMI 非常重要。為了減少 Cin 通過的電壓降，請(qǐng)使用低 ESR 的 MLCC 類型并使用不同大小的多個(gè)電容器，如 2x10μF 1206 和一個(gè)靠近降壓 IC 的 22n ~ 100nF 0402 或 0603 尺寸類型。為了減少輸入回路中的噪聲， 強(qiáng)烈建議在輸入線中添加額外的 L-C 濾波。當(dāng)使用純電感為 L2 時(shí)，可能需要添加電解電容器 C3 來抑制任何輸入電源的振鈴信號(hào)并確保穩(wěn)定的輸入電源。

圖6

自己制作簡(jiǎn)單的 EMI 測(cè)量工具

我們可以使用一個(gè)小環(huán)形天線在 PCB 上進(jìn)行近場(chǎng) EMI 測(cè)量。使用一段薄的 50? 同軸電纜可以很容易地自行制作一個(gè)小型的電遮罩環(huán)形天線：見圖 7。

圖7

環(huán)形天線可以連接到頻譜分析儀。通過在應(yīng)用 PCB 上移動(dòng)環(huán)形天線，可以看到哪些區(qū)域發(fā)出大量的高頻磁場(chǎng)。也可以將環(huán)形天線連接到示波器（終端為 50?），示波器將顯示 PCB 某些區(qū)域的切換噪聲水平。通過將環(huán)形天線保持在固 定的距離和位置，變更電路/PCB 回路，并且可以檢查輻射噪聲水平是增加還是減少。

轉(zhuǎn)換器輸入線路中的高頻電流是輻射 EMI 的一個(gè)好指標(biāo)?？梢酝ㄟ^將幾匝線圈穿過一個(gè)EMI 鐵芯，來制作一個(gè)高頻電流探頭：這些將形成一個(gè)高頻電流變壓器。其做法與環(huán)型天線的做法差不多，但需要將環(huán)形線圈 3 次穿過鐵芯。見圖 8

圖8

現(xiàn)在可以將電纜穿過鐵芯來測(cè)量電纜中的高頻電流。電流變壓器輸出可以連接到頻譜分析儀或示波器（終端為了避免共模電流從被測(cè)設(shè)備流動(dòng)到測(cè)量設(shè)備，建議在電纜中添加一個(gè)共模電感：這可以通過將引入分析裝置的電纜 多次穿過一個(gè)扣合式的 EMI 鐵芯來實(shí)現(xiàn)。輸入共模測(cè)量如圖 9 所示。

圖9

?場(chǎng)景應(yīng)用圖

?展示板照片

?方案方塊圖

?核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)

RT6160A是一款高效、單電感和高級(jí)恒定導(dǎo)通時(shí)間 （ACOT） 單片同步降壓-升壓轉(zhuǎn)換器，可在 2.2V 至 5.5V 范圍內(nèi)提供高達(dá) 3A 的輸出電流。它可以很好地調(diào)節(jié)2.025V至5.2V的數(shù)字可編程輸出電壓，使其適用于廣泛的輸入電源應(yīng)用，無論輸入電壓是低于、高于甚至等于輸出電壓。ACOT控制架構(gòu)具有出色的線路/負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)，在降壓和升壓模式之間無縫過渡，并通過小型陶瓷輸出電容器提供穩(wěn)定的運(yùn)行，而無需復(fù)雜的外部補(bǔ)償。RT6160A具有 I2C接口，支持可編程輸出電壓、超聲波模式控制、軟啟動(dòng)壓擺率調(diào)整和器件狀態(tài)監(jiān)控。目標(biāo)輸出電壓也可以通過外部VSEL引腳進(jìn)行切換，以執(zhí)行動(dòng)態(tài)電壓縮放（DVS），DVS的斜坡壓擺率和斜坡模式也可以通過配置相關(guān)寄存器來設(shè)置。該RT6160A采用自動(dòng)PFM工作，并具有典型值為2μA的低靜態(tài)電流設(shè)計(jì)，在輕負(fù)載運(yùn)行期間保持高效率。在較高負(fù)載下，該器件會(huì)自動(dòng)切換到2.2MHz固定頻率控制，通過小型封裝濾波元件輕松消除開關(guān)紋波電壓。而集成的低RDS（開）功率MOSFET在重負(fù)載條件下具有優(yōu)異的效率。在關(guān)斷模式下，電源電流典型值為0.1μA，在降低功耗方面表現(xiàn)出色。如果需要固定頻率，可以禁用PFM模式。該RT6160A采用小型WL-CSP-15B 1.4x2.3 （BSC）封裝。

?方案規(guī)格

1）輸出選擇。RT6160A具有外部 VSEL 引腳，用于選擇 VOUT1 或 VOUT2。將 VSEL 拉高是VOUT2 并將 VSEL 拉低是針對(duì) VOUT1 的。

2）VOUT選擇。該RT6160A具有可編程VOUTX [6：0]寄存器，輸出電壓為2.025V至5.2V，具有25mV 分辨率。VOUT1 地址 = 0x04，VOUT2 地址 = 0x05。

3） 斷電后，將輸入電源連接到 VIN 和 GND 引腳。

4） 斷電后，將電子負(fù)載連接在VOUT和最近的GND引腳之間。

5） 打開輸入端的電源。確保輸入電壓tage 在評(píng)估中不超過 5.5V板。

6） 將RT6160A En引腳拉至高電平以使能器件，即使能開關(guān)和軟啟動(dòng)序列發(fā)起。建議先將VIN電壓高于VUVLO，然后EN電壓上升到高于

邏輯高閾值電壓 （VENH） 設(shè)備將打開。

7）驗(yàn)證輸出電壓VOUT。如果VSEL=H，則RT6160A測(cè)量的默認(rèn)輸出電壓為3.45V;如果VSEL = L，RT6160A測(cè)量的默認(rèn)輸出電壓為 3.3V。檢查輸出電壓是否正確，使用一個(gè)電壓表。

8） 一旦建立了適當(dāng)?shù)妮敵鲭妷?，在工作范圍?nèi)調(diào)整負(fù)載并觀察輸出電壓調(diào)節(jié)、紋波電壓、效率等性能。

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