本應(yīng)用筆記解釋了如何布局標(biāo)準(zhǔn)MAX16922汽車PMIC （電源管理IC），以最大限度地提高性能并減少輻射。

介紹

當(dāng)使用MAX16922等高頻開關(guān)穩(wěn)壓器時，良好的PCB布局將提供干凈的輸出電源，并在EMI室調(diào)試輻射問題時節(jié)省大量時間。本應(yīng)用筆記概述了電路中優(yōu)化布局可帶來最大優(yōu)勢的一些關(guān)鍵領(lǐng)域。

一般布局指南

對于OUT1：最小化輸入電容（C3和C5）、電感（L1）、箝位二極管（D1）和輸出電容（C12）的走線環(huán)路面積。

對于OUT2：最小化輸入電容（C10）、電感（L2）和輸出電容（C11）的走線環(huán)路面積。

將電源接地（引腳9和D1的陽極）連接到MAX16922下方裸露焊盤附近的其余接地。這種連接將最大限度地減少耦合到器件誤差放大器的噪聲。

較短的跡線比較寬的跡線更好。

優(yōu)化交流-直流電流路徑

MAX16922的開關(guān)穩(wěn)壓器是器件上最大的輻射源。因此，為了最大限度地減少輻射，開關(guān)穩(wěn)壓器的無源元件布局至關(guān)重要。存在電流階躍變化的路徑被視為交流電流路徑。通過消除電流在開關(guān)周期的ON和OFF部分流動的路徑，可以看到這些交流電流路徑。在ON和OFF周期內(nèi)有電流流過的路徑被視為直流電流路徑。

輸出1交流電流路徑

DC-DC 轉(zhuǎn)換器 （OUT1） 在開關(guān)電流路徑中直接具有五個無源元件（C3、C5、C12、L1 和 D1）。這五個組成部分對OUT1的排放和性能影響最大。圖1顯示了內(nèi)部DMOS開關(guān)導(dǎo)通時ON周期內(nèi)的電流路徑。圖2顯示了內(nèi)部DMOS開關(guān)關(guān)閉時OFF周期內(nèi)的電流路徑。這兩個電流路徑之間的差異是電流突然變化的地方，被認(rèn)為是交流電流路徑（圖 3）。優(yōu)化組件 D1、C3 和 C5 的布局是最高優(yōu)先級，其次是優(yōu)化組件 L1 和 C12。

圖1.打開DMOS時的OUT1電流。

圖2.OUT1 電流在 DMOS 關(guān)閉時流動。

圖3.OUT1 交流電流顯示差異。

輸出2交流電流路徑

同步 DC-DC 轉(zhuǎn)換器 （OUT2） 在開關(guān)電流路徑中直接具有三個無源元件（C10、C11 和 L2）。與OUT1一樣，這三個組件對OUT2的排放和性能影響最大。圖4和圖5顯示了ON和OFF周期內(nèi)的開關(guān)電流路徑;圖6顯示了出現(xiàn)最高di/dt的這兩個電流路徑之間的差異。優(yōu)化組件 C10 的布局是最高優(yōu)先級，其次是針對 L2 和 C11 進(jìn)行優(yōu)化。

圖4.OUT2 電流在 PMOS 開啟時流動。

圖5.打開DMOS時的OUT2電流。

圖6.OUT2 交流電流顯示差異。

OUT1 升壓交流電流路徑

DC-DC 轉(zhuǎn)換器 （OUT1） 使用高端 DMOS 器件，該器件需要比 LX5 引腳（DMOS 的源極）高 1V 的電源電壓。為了產(chǎn)生該電壓，在 LX1 和 BST 引腳之間連接了一個升壓電容器（圖 7）。在DMOS的關(guān)斷周期內(nèi)，升壓電容（C4）由5V LSUP穩(wěn)壓器充電。LSUP輸出也用于為誤差放大器供電。因此，LSUP必須盡可能保持安靜，以消除對誤差放大器電路產(chǎn)生負(fù)面影響的多余噪聲。實(shí)現(xiàn)此目的的最佳方法是將C4和MAX16922連接之間的電感降至最低。將 C4 放置在盡可能靠近引腳 19 （GND） 和引腳 17 （LSUP） 的位置，而不添加任何過孔。

圖7.OUT1升壓電容器交流電流。

向 LX 節(jié)點(diǎn)添加緩沖器

LX1的上升/下降時間盡可能慢，以降低開關(guān)噪聲，同時不會顯著影響電源效率。如果需要進(jìn)一步減少輻射，可以將RC緩沖器連接到LX1引腳，以抑制LX1上的振鈴。建議選擇的電容不超過330pF，這樣就不會顯著影響效率，而且這是很好的做法，因?yàn)樗峭瓿晒ぷ鞯淖钚‰娙葜?。建議電阻的電阻值約為2Ω。緩沖器在圖 13 的原理圖上標(biāo)記為可選，由 R2 和 C13 組成。

LX2 的上升/下降時間比 LX1 快得多。由于LX2與主輸入電源隔離，因此通常不存在傳導(dǎo)輻射問題。然而，在某些情況下，LX2節(jié)點(diǎn)可能會輻射到另一個器件和/或連接器引腳，從而導(dǎo)致輻射問題。還可以在LX2上添加緩沖器以減少這些排放。可以使用類似的值分量;電容應(yīng)≤220pF和一個8Ω至20Ω串聯(lián)電阻。

四層PCB布局示例

圖8至圖11顯示了使用本應(yīng)用筆記指南的四層布局示例。圖12突出顯示了布局中關(guān)鍵的交流和直流電流路徑ON和OFF。

圖8.頂層。

圖9.底層。

圖 10.內(nèi)層1，電源接地。

圖 11.內(nèi)層 2，接地。

圖 12.當(dāng)前路徑：黑色 是ON周期;橙色是關(guān)閉周期;紅色是區(qū)別。

主電源濾波

主電源上的濾波也非常重要，因?yàn)檫@是在離開模塊之前可以減少傳導(dǎo)輻射的最后一點(diǎn)。對于MAX16922等高頻開關(guān)穩(wěn)壓器，F(xiàn)M無線電頻段（76MHz至108MHz）通常出現(xiàn)傳導(dǎo)輻射問題。為了減少這些輻射，在此頻率范圍內(nèi)添加具有高阻抗的鐵氧體磁珠和/或自諧振頻率高于108MHz的電感器。

結(jié)論

正確布局MAX16922開關(guān)穩(wěn)壓器的關(guān)鍵無源元件將有助于將源頭的噪聲和輻射降至最低。這將在項(xiàng)目的資格認(rèn)證階段節(jié)省寶貴的時間和精力。

表 1.組件列表

圖 13.用于PCB布局的原理圖。

審核編輯：郭婷