噪音从开关式稳压器电路的寄生
所有的PCB布局都有寄生,但这些元素不会总是创建电路的主要问题。在某些电路,它们可能非常麻烦,需要一些额外的电路,以防止噪声是由寄生的问题。一个完美的例子是开关式稳压器电路,寄生重要考虑的组件和PCB布局。寄生是突出在以下方面的PCB布局为开关式:
- 电感和电容开关的终端和身体场效电晶体
- 反馈循环回路电感和高dI / dt循环(输入和输出)
- 互电容开关节点和其他导体之间的PCB布局
我们来看看一些电路设计和布局策略可以用来控制噪音问题源自这些寄生。
问题从开关式稳压器电路的寄生
如果你把一个开关式稳压器电路图表与这些设备的PCB布局,很容易看到,寄生可以存在于PCB布局。在这些设计,寄生电容和电感可以创建上面列出的噪音问题,但是一些简单的设计策略可以帮助抑制这些噪音问题。在即将到来的示例,我们将使用以下buck变换器电路来说明这些原则,虽然思想同样适用于其他拓扑。
标准buck变换器拓扑在本文中我们将使用作为一个例子。
设计一个输出滤波器
降低开关噪声的一种方法是将滤波电路的输出。这通常是一个级联的LC电路的输出如下所示。在这个例子中,电容会有一些有效的串联电阻(ESR),通常远低于1Ω。
巴克转换器输出滤波器的例子。
这个设计的挑战是需要确保新的过滤元素不添加额外的极电路的传递函数,这将导致一个欠阻尼的振动(振铃)在时域。抑制任何瞬态响应的最简单方法是使用一个大电容器和一个小电阻(只有少数Ω)与电容器串联。一些实验和模拟是必要的,以确保没有过多的瞬态振荡,并确保适当地抑制开关噪声。
设计切换正常节点
确保估计转换节点,确保电容的电容不是太高了而你的高端和下部MOSFET的功放。作为一般规则,转换节点必须大到足以处理所需的电流,但是足够小,低电容。如果开关节点电容太大,它可能需要大小的小,这样您就可以确保电流局限于通过开关MOSFET而不是耦合寄生电容。
切换负载电容与下部MOSFET电容。
值得庆幸的是,开关节点电容通常是非常小的下部MOSFET相比电容巴克转换器上面的例子所示。
- 交换节点电容:24 pF /平方。毫米,假设衬底Dk = 4,厚度= 0.1毫米,边缘因素的4
- MOSFET引入电容:在1 nF的顺序
这意味着,对于一个身体大MOSFET高电容,开关节点需要至少40平方。毫米允许噪声绕过下部MOSFET和到达地面。因此,我们通常可以忽略开关节点电容接地。
更重要的是其他电路互电容,它允许在高噪声耦合dV / dt波动。使地面更接近开关节点可以帮助减少这种互电容。
RC缓冲电路
当我们称一个RC缓冲电路交换监管机构而言,这是被放置在下部MOSFET如下所示。
RC缓冲器放置在一个开关式稳压器电路。
如果RC腿有足够高的阻抗(通常几ΩMOSFET的固有频率),然后从开关MOSFET的瞬态响应阻尼。钢筋混凝土的设计和模拟的腿需要一个精确的MOSFET电路模型,其中必须包括寄生为了正确计算和模拟。
总结
像往常一样,在实现一个解决方案来处理寄生在PCB布局或电路设计,确保模拟你的想法。在这种情况下,需要模拟包括瞬态分析和频率扫描评估额外的电路部分将与你的开关式稳压器电路。总之,这些PCB设计和布局的建议可以帮你抑制噪声功率调节器电路:
- 使地面更接近开关节点
- 使用一个小开关节点
- 使用一个RC缓冲电路场效应晶体管响太大
- 用临界阻尼响应输出滤波器减少开关噪音没有创建一个新的瞬变响的问题
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