Resumen: Cuando se utiliza un regulador de conmutación de alta frecuencia, un buen diseño de la PCB de una fuente de alimentación del automóvil proporcionará una fuente de la producción limpia y ahorrar tiempo de depuración de emisiones de los problemas en la interferencia electromagnética (EMI) de la cámara. Esta nota de aplicación explica cómo la disposición de los reguladores de conmutación MAX16903/MAX16904 para maximizar el rendimiento y minimizar las emisiones.
Una versión similar de este artículo apareció el 19 de enero de 2012 en Noticias de Electrónica Automotriz John Day .
Introducción
Cuando se utiliza una alta frecuencia de conmutación del regulador como el MAX16903 / MAX16904 , un buen diseño de la PCB de una fuente de alimentación del automóvil proporcionará una fuente de la producción limpia y ahorrar tiempo de depuración de emisiones de los problemas en la interferencia electromagnética (EMI) de la cámara. Esta nota de aplicación describe algunos problemas de diseño críticos del circuito en el que la optimización del diseño proporciona el mayor beneficio, utilizando el MAX16903 y MAX16904 como ejemplos.
Directrices generales de diseño
- Minimizar el área de bucle de seguimiento para el condensador de entrada (C3), el inductor (L1), y el condensador de salida (C2).
- Colocar el condensador de salida BIAS (C4), lo más cercano al pin 13 (BIAS) y el pin 14 (GND) como sea posible sin ningún tipo de vías entre las patillas y el condensador. Este es el análogo de suministro para el IC; cualquier inductancia en esta conexión se incrementará el ruido en la fuente de polarización que pueden, a su vez, aumentan fluctuación en la salida LX.
- Una traza más corta es mejor que una traza más amplio.
Optimización de la Ruta de AC-DC actual
Para minimizar las emisiones, el diseño de los componentes pasivos de la MAX16903/MAX16904 es crítica. Los caminos donde hay corriente a paso cambios se consideran las rutas AC-actuales y que puede ser visto por la eliminación de los caminos donde fluye la corriente, tanto en el encendido y apagado partes del ciclo de conmutación.Los caminos que tienen la corriente que fluye a través de ellos durante las ON y OFF ciclos son considerados como los caminos de corriente continua.
AC-actual Ruta
El MAX16903 síncrono convertidor CC-CC tiene tres componentes pasivos (C2, C3, y L1) directamente en la trayectoria de conmutación de corriente. Estos tres componentes tienen el mayor impacto sobre las emisiones y el rendimiento del dispositivo. las figuras 1 y 2 muestran el camino de la corriente de conexión durante el ciclo de encendido y apagado; La Figura 3 muestra la diferencia entre estos dos caminos actuales, donde la más alta di / dt se produce.Optimización del diseño de C3 componente es la máxima prioridad, seguida por la optimización de L1 y C2.
Figura 1. OUT2 flujo de corriente con PMOS en.
Figura 2. OUT2 flujo de corriente con DMOS en.
Figura 3. OUT2 AC-corriente de flujo que muestra diferencia.
Aumenta AC-actual Ruta
El MAX16903/MAX16904 convertidor CC-CC utiliza un lado alto dispositivo DMOS que requiere una fuente de 5V de tensión por encima del pasador LX (la fuente de los DMOS). Para generar este voltaje un condensador impulso está conectado entre el LX y pasadores BST ( Figura 4 ). Durante el ciclo de apagado de los DMOS, el condensador de impulso (C1) se encarga del regulador de polarización 5V. La salida de BIAS también se utiliza para suministrar los amplificadores de error. Es, por tanto, importante que el sesgo de permanecer lo más silencioso posible para eliminar el exceso de ruido influye negativamente en la circuitería de error-amplificador. La mejor manera de lograr esto es reducir al mínimo la inductancia entre la conexión a C4 y el MAX16903/MAX16904. En consecuencia, C4 lugar lo más cerca posible a la patilla 14 (GND) y el pasador 13 (BIAS) sin añadir ningún vías.
Figura 4. Aumenta el flujo de condensador de AC-actual.
Spread Spectrum
Cuando un buen diseño no es suficiente para pasar requeridos al cliente las pruebas de emisiones, el MAX16903/MAX16904 se puede pedir con el reloj de espectro ensanchado habilitado. El dispositivo de espectro ensanchado con capacidad puede reducir el ruido de FM de banda en 15 dB en la versión estándar. Vea la hoja de datos para obtener información sobre cómo solicitar las versiones de espectro ensanchado habilitados.
Ejemplo: dos capas Diseño de PCB usando un paquete de SOIC
Las figuras 5 y 6 muestran un ejemplo de un diseño de dos capas utilizando las directrices presentadas anteriormente.
Figura 5. Ejemplo de un diseño de dos capas PCB con un paquete de SOIC-capa superior.
Figura 6. Ejemplo de un diseño de dos capas PCB utilizando un paquete DIP-capa inferior.
Ejemplo: dos capas Diseño de PCB utilizando el paquete TDFN
Las figuras 7 y 8 muestran un ejemplo de un diseño de dos capas utilizando las directrices presentadas anteriormente.
Figura 7. Ejemplo de un diseño de dos capas PCB con un paquete de TDFN-capa superior.
Figura 8. Ejemplo de un diseño de dos capas PCB utilizando un paquete TDFN-capa inferior.
Fuente principal de filtrado
El filtrado en la red eléctrica también es muy importante, ya que este es el último punto en el que realizó las emisiones pueden reducirse antes de salir del módulo. Para los reguladores de conmutación de alta frecuencia como el MAX16903, llevadas a cabo temas de emisiones ocurren generalmente en la radio FM de banda (76MHz a 108MHz).Para reducir estas emisiones, añadir una perla de ferrita con alta impedancia en este rango de frecuencia y / o un inductor con una frecuencia de auto-resonante por encima de 108MHz.
Conclusión
Diseño adecuado de los componentes pasivos críticos para los reguladores de conmutación de la MAX16903 ( Figura 9 ) ayudará a reducir al mínimo el ruido y las emisiones en la fuente. Esto le ahorrará tiempo y esfuerzo durante la fase de calificación del proyecto.
| Tabla 1. Lista de componentes | ||
| Designación | Cantidad | Descripción |
| C1 | 1 | 0.1μF, 10V ± 10% X7R 0402 condensador de cerámica |
| C2 | 1 | 10μF, 10V ± 10% X7R 1206 condensador de cerámica |
| C3 | 1 | 4.7μF, 50V ± 10% X7R 1210 condensador de cerámica |
| C4 | 1 | 2.2μF, 10V ± 10% X7R 0805 condensador de cerámica |
| R1, R2 | 1 | 20kΩ ± 1% 0402 resistencias |
| L1 | 1 | LPS3015-472MLB 4.7μH inductor |
| U1 | 1 | MAX16903/MAX16904 baja que Q convertidor DC-DC |
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