在车载应用中抑制 EMI 的 DC/DC 转换器设计要点

在汽车应用中，降低电源的 EMI 是关键问题之一。为了符合 CISPR25 Class5 等汽车 EMI 标准，需要将电源中开关噪声和 EMI 因素的 AM 干扰降至最低。在典型的降压开关稳压器中，高 di/dt 电流流过的部分最能影响 EMI，称为热回路，如下图 (图1) 中绿色所示。如果能将热回路的基板面积削减到零，并且得到阻抗为零的理想输入电容器，EMI 的影响就会消失，但在现实的基板上，布线和零件的影响不能为零。

以下介绍 LT8609 用于抑制 EMI 的功能。对于 LT8609 等内置 FET 类型，输入电容器在热回路中的位置至关重要。将输入电容与 IC 齐平放置，并紧邻 IC 的输入引脚，以减少热回路。另外需要以短而粗的模式连接，以尽量减少布线的寄生电感。如果通过过孔将输入电容器放置在与 IC 不同的表面上，则过孔的电感成分会增加热回路长度，因此务必将其放置在与 IC 相同的表面上，如下图 (图2) 中 (b) 所示。

使用 ADI 的 LTspice 可以轻松看出输入电容正确放置在 IC 附近与未正确放置之间的区别，详细可查阅：LT8609 数据表 。如下图 (图3) 模拟了正确放置输入电容的情况，LTspice 在输入电容器 (C6) 和 LT8609 之间没有寄生电感的情况下运行。对于走线中没有寄生电感的理想走线，可以从中看出输入源 V(input_power) 和 IC 最近的电压 Vin 大致相同。但在这里为了避免遇到输入电容器 (C6)  和 LT8609 之间的寄生电感问题，在发生异常时增加了 3nH 电感。

如下图 (图4) 所示模拟了输入电容放置不当的情况。假设有宽度为 2mm，长度为 6.5mm 的布线，在输入电容器和 IC 引脚之间放置 3nH 的寄生电感元件，测量输入电压波形 V(in) 可确认输入电容放置不正确时会发生尖峰电压。从这些结果可以看出，将输入电容适当地放置在 IC 附近非常重要。

许多开关稳压器使用低 ESR、ESL 陶瓷电容器作为输入电容器。陶瓷电容器具有频率特性，电容越小，谐振频率越高，因此通过使用具有较高电容的电容器的组合，可以更多地降低 EMI。有关这种输入电容组合的放置，请参阅上图 (图2-(b))。

靠近 IC 的布置应该是小型高频电容器，较远的应该是较大的低频电容器。此外陶瓷电容器具有温度特性和直流偏置特性等注意事项，因此需要仔细查看每个电容器的数据表，以获取有关组件选择的详细信息。

与输入电容器不同，输出电容不会流过高 di/dt 电流，但纹波电流流过输出电容器，会产生与电感电流和输出电容器的 ESR 相对应的纹波电压，因此必须降低纹波电压，以使这种包含纹波的输出变化能够满足设计目标。

与输入电容器一样，通过将输出电容放置在靠近电感器的位置以最大程度地降低走线阻抗的影响，并使用低 ESR 陶瓷电容器，可以将纹波电压降至最低，如上图 (图2) 所示。更多详细信息，请参阅每种产品的数据表。

本文介绍了设计 DC/DC 转换器以抑制汽车应用中的 EMI 的关键点，欲了解更多 ADI 相关方案或技术信息，可点击下方「联系我们」，提交您的需求，骏龙科技公司愿意为您提供更详细的技术解答。