電源管理IC布線指南

Jon Wallace

概述

使用MAX16922等高頻開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器時(shí)，合理的印刷電路板布線不僅提供干凈的電源輸出，還可以大大節(jié)省解決EMI問(wèn)題的調(diào)試時(shí)間。本文概述了相關(guān)電路設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，為優(yōu)化布線提供諸多好處。圖1所示為MAX16922的原理圖。

MAX16922基本布線原則如下。

1OUT1：盡量減小輸入電容Cl、電感L1、二極管Dl和輸出電容C2的環(huán)路面積。

2OUT2：盡量減小輸入電容C3、電感L2和輸出電容CS的環(huán)路面積。

3將電源地(第9引腳和二極管Dl的陽(yáng)極)在靠近MAX16922下方裸焊盤處通過(guò)單點(diǎn)連接到其余地平面。這種連接方式可以降低耦合到MAX16922誤差放大器的噪聲。

4采用盡可能短和寬的引線。

優(yōu)化交流一直流電流通路

MAX16922的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器是器件的最大輻射源。為了降低輻射，開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的無(wú)源元件布線非常關(guān)鍵。存在電流階躍的通路可看作是交流通路，這些交流通路可以按照開(kāi)關(guān)在通、斷期間電流的流向進(jìn)行考察。在開(kāi)關(guān)的通、斷周期內(nèi)可以把有電流流過(guò)的通路看作直流通路。

OUT1交流通路

DC-DC轉(zhuǎn)換器(OUTl)具有五個(gè)無(wú)源元件(c3、cs、C12、L1和D1)，它們直接連接在開(kāi)關(guān)電流通路。這五個(gè)元件對(duì)OUTl的輻射和性能有很大影響。圖2所示為開(kāi)關(guān)接通期間(內(nèi)部DMOs開(kāi)關(guān)導(dǎo)通)的電流通路。圖3所示為開(kāi)關(guān)斷開(kāi)期間(內(nèi)部DMOS開(kāi)關(guān)關(guān)斷)的電流通路。兩個(gè)電流通路的過(guò)度位于電流突變期間，可看作是交流通路(圖4)。元件D1、C3和cs的布線對(duì)于優(yōu)化幽能最為重要，其次是L1和C12。

OUT2交流通路

同步整流DC-DC轉(zhuǎn)換器(OUT2)具有三個(gè)無(wú)源元件(C10、c3和L2)，直接連接在開(kāi)關(guān)電流通路。與OUT1類似，這三個(gè)元件對(duì)OUT2的輻射和性能有很大影響。圖5和圖6所示為開(kāi)關(guān)通、斷期間的電流通路。圖7所示為兩個(gè)電流通路的過(guò)度，即最高di／dt。元件c10的布線對(duì)于優(yōu)化性能最重要，其次是L2和C13。

OUT1升壓電路的交流通路

Dc-DC轉(zhuǎn)換器(OUTl)采用一個(gè)高邊DMOS器件，它需要一個(gè)比LX1引腳(DMOS的源極)電壓高出5V的電源。為了產(chǎn)生這個(gè)電壓，采用一個(gè)自舉電容連接到LX1和BST之間(圖8)。DMOS斷關(guān)期間，自舉電容(C4)由5vLsUP穩(wěn)壓器充電。LSUP輸出還用于誤差放大器供電。因此，須盡可能保持一個(gè)低噪的LSUP電源，以消除噪聲對(duì)誤差放大器的負(fù)面影響。最好的辦法是降低C4與MAXl6922之間的引線電感。將C4盡可能靠近第19引腳(GND)和第17引腳(LSUP)放置，不要使用任何過(guò)孔。

在LX節(jié)點(diǎn)增加緩沖

為了降低開(kāi)關(guān)噪聲，在不明顯影響電源效率的前提下，LX1的上升／下降時(shí)間應(yīng)盡可能慢。為了進(jìn)一步降低輻射?？梢栽贚Xl節(jié)點(diǎn)增加一級(jí)RC衰減器，抑制LXl的振鈴。作為經(jīng)驗(yàn)值，推薦選用不超過(guò)330pF的電容，以確保不會(huì)顯著影響效率，它也是達(dá)到這一目的所需要的最小電容：建議使用2Ω電阻。圖1所示原理圖中，緩沖器為可選電路，由R2和C13構(gòu)成。

LX2的升／降時(shí)間比LXl快很多。因?yàn)長(zhǎng)X2與主輸入電源相隔離，通常不需要考慮傳導(dǎo)輻射問(wèn)題。但是，在一些案例中，LX2也會(huì)對(duì)其他器件和／或連接器造成輻射。同樣可以在LX2引腳增加一個(gè)緩沖器來(lái)降低輻射?？梢赃x擇同樣參數(shù)的元件，電容≤220pF，配合使用8～20Ω的串聯(lián)電阻。

主電源濾波

主電源的濾波也非常重要，它是降低器件輻射的最后一個(gè)關(guān)鍵位置。對(duì)于MAX16922等高頻開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，輻射通常發(fā)生在FM射頻波段(76MHz到108MHz)。為了降低輻射，可以針對(duì)該頻段增加一個(gè)高阻磁珠，或諧振頻率高于108MHz的電感。

結(jié)語(yǔ)

對(duì)于MAX16922開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的關(guān)鍵元件進(jìn)行合理布線，能夠大大降低源的噪聲和輻射，在項(xiàng)目驗(yàn)證階段節(jié)省大量的時(shí)間和精力。