电源管理IC布线指南

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  概述

使用MAX16922等高频开关调节器时,合理的印刷电路板布线不仅提供干净的电源输出,还可以大大节省解决EMI问题的调试时间。本文概述了相关电路设计的要点,为优化布线提供诸多好处。图1所示为MAX16922的原理图。


基本布线原则

  MAX16922基本布线原则如下。

  1. OUT1:尽量减小输入电容C1、电感L1、二极管D1和输出电容C2的环路面积。

  2. OUT2:尽量减小输入电容C3、电感L2和输出电容C5的环路面积。

  3. 将电源地(第9引脚和二极管D1的阳极)在靠近MAX16922下方裸焊盘处通过单点连接到其余地平面。这种连接方式可以降低耦合到MAX16922误差放大器的噪声。

  4. 采用尽可能短和宽的引线。

  优化交流-直流电流通路

  MAX16922的开关调节器是器件的最大辐射源。为了降低辐射,开关调节器的无源元件布线非常关键。存在电流阶跃的通路可看作是交流通路,这些交流通路可以按照开关在通、断期间电流的流向进行考察。在开关的通、断周期内可以把有电流流过的通路看作直流通路。

       OUT1交流通路

 

  DC-DC转换器(OUT1)具有五个无源元件(C3、C5、C12、L1和D1),它们直接连接在开关电流通路。这五个元件对OUT1的辐射和性能有很大影响。图2所示为开关接通期间(内部DMOS开关导通)的电流通路。图3所示为开关断开期间(内部DMOS开关关断)的电流通路。两个电流通路的过度位于电流突变期间,可看作是交流通路(图4)。元件D1、C3和C5的布线对于优化性能最为重要,其次是L1和C12。




OUT2交流通路

 

  同步整流DC-DC转换器(OUT2)具有三个无源元件(C10、C3和L2),直接连接在开关电流通路。与OUT1类似,这三个元件对OUT2的辐射和性能有很大影响。图5和图6所示为开关通、断期间的电流通路。图7所示为两个电流通路的过度,即最高di/dt。元件C10的布线对于优化性能最重要,其次是L2和C13。




  OUT1升压电路的交流通路

  DC-DC转换器(OUT1)采用一个高边DMOS器件,它需要一个比LX1引脚(DMOS的源极)电压高出5V的电源。为了产生这个电压,采用一个自举电容连接到LX1和BST之间(图8)。DMOS断关期间,自举电容(C4)由5V LSUP稳压器充电。LSUP输出还用于误差放大器供电。因此,须尽可能保持一个低噪的LSUP电源,以消除噪声对误差放大器的负面影响。最好的办法是降低C4与MAX16922之间的引线电感。将C4尽可能靠近第19引脚(GND)和第17引脚(LSUP)放置,不要使用任何过孔。

  在LX节点增加缓冲

  为了降低开关噪声,在不明显影响电源效率的前提下,LX1的上升/下降时间应尽可能慢。为了进一步降低辐射,可以在LX1节点增加一级RC衰减器,抑制LX1的振铃。作为经验值,推荐选用不超过330pF的电容,以确保不会显著影响效率,它也是达到这一目的所需要的最小电容;建议使用2Ω电阻。图1所示原理图中,缓冲器为可选电路,由R2和C13构成。

  LX2的升/降时间比LX1快很多。因为LX2与主输入电源相隔离,通常不需要考虑传导辐射问题。但是,在一些案例中,LX2也会对其他器件和/或连接器造成辐射。同样可以在LX2引脚增加一个缓冲器来降低辐射。可以选择同样参数的元件,电容≤220pF,配合使用8~20Ω的串联电阻。

  主电源滤波

  主电源的滤波也非常重要,它是降低器件辐射的最后一个关键位置。对于MAX16922等高频开关调节器,辐射通常发生在FM射频波段(76MHz到108MHz)。为了降低辐射,可以针对该频段增加一个高阻磁珠,或谐振频率高于108MHz的电感。

 

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