【经验】升压型DCDC转换器（BOOST）降低辐射EMI的方法
随着便携式设备如蓝牙音箱，便携式打印机，以及电子烟的普及，单节或者多节锂电池的应用越来越常见。锂电池电压随着电量的下降而降低，例如单节锂电池电压会从4.2V将到3.0V，因此开关型大电流升压DCDC转换器（以下简称BOOST）成为提供稳定电源轨的常用器件。由于大电流以及高di/dt，dv/dt回路的存在，BOOST变换器带来不可抗拒的开关噪声，因此导致EMI超标。EMI问题是电路设计的普遍痛点，本文将重点讲述在升压型DCDC转换器使用中降低EMI的几个重要方法。
1、升压型DCDC转换器（BOOST）辐射EMI分析
图1是典型的同步BOOST电路，由输入电容Cin，电感L，有源开关器件Q1,Q2以及输出电容Cout组成。同时形成4个回路，其中回路2，3（红色）为开关电流断续回路，高di/dt, dv/dt。因此, SW节点震铃明显。图中回路1（蓝色）为电流连续回路，电感电流连续，高频噪声主要来源于SW节点开关高频噪声的传导。回路4（蓝色）为电流连续回路。但是，由于Q2电流断续，Cout的容值大小以及位置决定了回路4中Vout节点高频噪声幅值。
图1 BOOST 开关回路分析
以芯洲科技BOOST SCT12A0 EVM为例，图2为SW节点典型的开关波形（输出仅放置Bulk电容）。SW开关节点振铃幅值高达10V，震荡频率为200MHz左右。
图2 SW 开关节点波形
图3是对应于图2的实际辐射EMI测试结果，采用3m方法，蓝色为垂直方向，红色为水平方向。测试结果显示噪声在频域上的峰值在200MHz附近，与时域测试结果图2吻合。因此抑制辐射EMI峰值意味着需要大幅度降低SW节点的振铃幅值，以及振铃周期数。
图3 辐射EMI测量幅值（CE测试标准）
2、BOOST输出电容选择
如图1所示，BOOST的Cout选择有几个关键因素，1）输出纹波幅值， 2）系统稳定性需求，3）SW节点的振铃幅值, 4)输出电容耐压等级（陶瓷电容容值随耐压增加而衰减）。其中 1），3），以及4）与SW节点振铃幅值，辐射EMI息息相关。
图4 SCT12A0 原理图
图1中输出回路3（包含Q2, Cout）是断续回路，必须连接一个100nF~1uF去耦电容，该去耦电容对于降低SW振铃幅值有着关键作用。以SCT12A0为例，图4为典型SCT12A0应用，C6为去耦输出电容，C7为输出大容量Bulk电容。为了获得低的输出纹波，建议选择低ESR陶瓷电容， 通常3~4颗 22uF的X5R电容可以满足大多数应用。更大的容值有利于输出电压动态响应。鉴于陶瓷电容随着电压增加，容值减小的特性，建议选择电容耐压时考虑留有足够的裕量。例如输出电压12V，建议至少选择20V或者25V耐压电容以维持足够有效的电容值。根据输出纹波幅值要求，可以利用公式 (1) 和（2）计算最小需求电容值 COUT。
● Vripple_C 输出纹波幅值 ● Vripple_ESR 输出电容ESR导致纹波
● VIN_MIN最低输入电压 ● VOUT 输出电压
● IOUT 输出电流 ● ILpeak 电感电流峰值
● ƒSW 开关频率 ● ESR 输出电容ESR值
3 、Boost版图注意事项
正确的PCB版图是降低辐射EMI的必要条件，以SCT12A0为例，下文详述几点版图注意事项。
图5 SCT12A0 版图
由于输出回路是开关回路，高di/dt, dv/dt。减小回路面积至关重要，输出回路去耦电容C6必须放置在离VOUT, GND管脚最近的位置，从而降低SW振铃幅值，如下图5红色箭头所示。利用NC管脚作为输出功率地，从而更近一步降低输出回路面积，VOUT, NC管脚铺铜尽量宽；由于SW的高频振铃同样会耦合至输入端，输入bulk电容需要尽量放置离电感，GND近的位置以减小输入回路面积。输入端去耦电容同样需要离VIN端越近越好；下层大面积铺地，降低地回路阻抗。采用8mil的过孔连接上下大地，降低热阻；从系统稳定性考虑， AGND与PGND单端相连，通过散热焊盘底部相连，（散热焊盘同时也是功率地）。当VOUT添加上C6去耦电容，并严格按照版图注意事项布板，测试波形如下图6所示。SW振铃幅值降低到6V，同时震荡明显周期变少。
图6 添加去耦电容C6，测试波形
4 、SW开关节点噪声吸收电路选择
在SW开关节点添加对地的RC高频噪声吸收电路如图7所示，可以直接降低SW节点振铃幅值，该吸收电路通过降低dv/dt来降低SW节点振铃幅值，因此该电路会牺牲BOOST效率,在1%以内。
图7 SCT12A0采用SW节点振铃吸收电路
以SCT12A0系统为例，SW高频噪声在200MHz附近，因此选择Rs=2Ohm, Cs=2nF。图7为SW节点加上该吸收电路，测试结果为图8所示。相比于图2所示，SW幅值大幅降低（蓝色=SW, 绿色=VINAC）。
图8 添加SW振铃吸收电路，测试波形
图9为添加SW节点RC吸收电路后辐射EMI测试结果。相较于图3，EMI峰值下降了20dB.该测试结果是基于SCT12A0 EVM测试，无系统级EMI过滤器。
5、磁珠的选择
在系统级应用中，如果需要进一步降低辐射EMI，贴片式磁珠是最简单的选择。关于磁珠的选择，有下列几个注意事项。
● 磁珠的频率需要覆盖高频噪声频段，根据图3，该磁珠需要在100MHz~300MHz频段表现为高阻抗值。
● 磁珠的饱和电流需要30%高于实际工作的峰值电流
● 磁珠的等效阻抗越低越好，有利于减少磁珠带来的功耗。
图9 辐射EMI测试结果（带RC吸收电路）
6、结论
由于辐射EMI主要关注的是几十MHz到几百MHz频率的噪声，对于BOOST电路而言，SW点是噪声的主要来源。所以相应的可以通过优化布局，增加RC吸收电路，使用高频滤波电容的方法降低SW点的振铃能量和频率，从源头减小辐射的噪声，还可以通过在辐射传播路径上增加磁珠的方式，阻断噪声的传播。通过这样的方式，可以有效提升辐射EMI通过测试的概率。
- |
- +1 赞 0
- 收藏
- 评论 0
本文由ChangeArmy转载自芯洲科技，原文标题为:BOOST降低辐射EMI的方法，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。
相关研发服务和供应服务
相关推荐
【经验】芯洲科技升压型电源转化器SCT12A1在输出硬短路下的负载断开保护功能介绍
针对电流通路等问题，本文将详细介绍SCT12A1负载断开功能（芯洲专利设计）在输出硬短路（Hard short）状况下的硬短路保护功能，有效提高升压电源转化器的可靠性。
设计经验 发布时间 : 2021-05-20
【经验】详解BUCK、BOOST以及BUCK-BOOST三种变换器拓扑结构的原理以及公式推导
本文介绍了BUCK、BOOST以及BUCK-BOOST三种变换器拓扑结构的原理并根据示意图进行了相关的公式推导。
设计经验 发布时间 : 2021-07-08
【经验】BOOST芯片输出电流如何选择？
对于BOOST芯片而言，规格书只给出开关管最大电流值，如下图为微源LP6252，2.7A即为开关管最大电流值，那么实际选型中BOOST芯片输出电流能力如何选择呢？本文将以微源BOOST芯片为例做介绍。
设计经验 发布时间 : 2023-04-28
【选型】芯洲科技（SCT）DCDC降压变换器/DCDC升压变换器/MOSFET/IGBT/GaN栅极驱动器/PMIC电源管理芯片方案产品选型指南
目录- 公司简介和产品线介绍 同步升压DCDC开关稳压电源系列 降压DCDC开关稳压电源系列 MOSFET/IGBT/GaN栅极驱动器 无线充电功率发射端PMIC
型号- SCT2A11,SCT245X 系列,SCT2A10,SCT2360,SCT2480,SCT2230,SCT51240,SCT2231,SCT2430STER,SCT2632,SCT22C0,SCT2221TVA,SCT63341,SCT243X 系列,SCT63340,SCT2248TTB,SCT93XX,SCT2460,SCT2221,SCT2220,SCT2620,SCT245X,SCT2622,SCT2260CFPA,SCT23XX系列,SCT12A0,SCT12A1,SCT12A2,SCT2241TVB,SCT12A3,SCT2630A,SCT9331,SC2A25,SCT9332,SC2A26,SCT2630C,SC2A27,SCT9330,SCT2650,SCT9325,SCT2A20,SCT2A22,SCT52A20,SCT2A21,SCT2A23,SCT63241,SCT2A26,SCT63240,SCT2A25,SCT9320,SCT2A27,SCT2250,SCT2230CTVB,SCT93XX系列,SCT52246,SCT2241,SCT2240,SCT2260A,SCT2361,SCT2450C,SCT52240,SCT52241,SCT52242,SCT2230TVB,SCT2230TVA,SCT2401,SCT2260C,SCT2400,SCT2249,SCT2248,SCT2260AFPA,SCT2220TVA,SCT2220TVB,SCT2249TTB,SCT2,SCT2280,SCT2430,SCT2231C,SCT2432,SCT2A23A,SCT2431,SCT2433,SCT2240TVB,SCT242X,SCT2250FPA,SC72431,SCT52A40,SCT63141,SCT63140,SCT2230C,SCT9339,SCT2421,SCT23XX,SCT2420,SCT9336,SCT2A10A,SCT2422,SCT9338,SCT242X 系列,SCT2610A,SCT2450,SCT2452,SCT2331,SCT2330,SCT2451,SCT2850,SCT2231TVB,SCT2332,SCT2610,SCT2231TVA,SCT2851,SCT2612,SCT2231CTVB,SCT2A20A,SCT2280FPA,SCT2320,SCT2322,SCT2321,SCT2323,SCT2601,SCT2600,SCT2325,SCT243X
芯洲科技（SCT）产品系列和产品名称对照表
型号- SCT2431STER,SCT2325TVBR,SCT2430STER,SCT2230CTVBR,SCT2439STER,3446A,SP1O10DHKR,SCT2250FPAR,SCT52241STDR,SCT9325STDR,SCT2A10STER,SCT52240STDR,SCT2280FPAR,SCT63140FMAR,SCT9336STER,SCT2431ASTER,SCT2220TVBR,SCT2331TVBR,SCT2339TVBR,SCT12A1DHKR,SCT2321TVBR,SP1M20TWBR,SCT52243STDR,SP1M15FIAR,SCT9338STER,SCT2330TVBR,SCT12A0DHKR,SCT2230TVAR,SCT12A2DHKR,GPMD3240A,SCT63240FIAR,SCT52242STDR,SN1M07STDR,SCT2329TVBR,SCT2220TVAR,SCT2320TVBR,SCT63241FIAR,SCT2400TVBR,SCT12A3DHKR,SP0M01TVBR,SCT2450STER,SCT2430ASTER,D9015,SCT2230TVBR,SCT2323TVBR,SCT2451STER,SP1N28STER,SCT9330STER,SCT51240TWBR,SCT2432STER,SCT2459STER,SCT2230CTVAR,SCT9339STER,SCT9320STDR,SCT2433STER
研讨会2024模拟电源信号链新技术研讨会
描述- 9月5日直播，带来光通讯、光模块、光伏储能（模拟ADC）、激光雷达（GaN驱动）、新能源、BMS、交换机（POE）、医疗健康、OBC、机器人、安防监控、电动工具、个人护理、数字电源、智能座舱、充电桩、T-BOX、变频伺服等领域模拟电源信号链新产品新技术，点击了解报名。
议题- 信号链：射频开关，ADC，DAC，运放，比较器，数模混合IC，温度传感器 | 电源管理：锂电管理，氮化镓驱动，马达驱动，高低边驱动，DC-DC，AC-DC，电压基准源 | 汽车：车身电子，HUD，激光雷达，智能座舱，OBC，充电桩，T-BOX，氛围灯，车载摄像头，倒车雷达，热管理，BMS | 光通讯，光模块，交换机（POE），AFE，个人护理，医疗健康 | 可再生能源：光伏储能（模拟ADC产品） | 工业：机器人，变频伺服 | 电力：数字电源，电动工具，安防监控 | SG Micro Corp（圣邦微电子）——十大中国IC设计公司之一，模拟集成电路领导者 | 模拟与嵌入式产品和解决方案供应商——思瑞浦（3PEAK） | 以模拟技术为优势的电子器件和微波产品，为客户提供最佳的模拟解决方案——Nisshinbo (日清纺) | 国产首款40V、5A 、AEC 、Q100车规级低能耗高可靠电源降压芯片生产商——芯洲科技（SCT） | 高性能模拟和数模混合半导体供应商——JW JOULWATT（杰华特） | 全球首家Force Touch SoC芯片供应商——芯海科技（CHIPSEA） | 全球电子成就奖●年度微控制器/接口产品奖获得者——国民技术（Nations） | 专业的高性能模拟器件及数模混合芯片解决方案供应商——拓尔微电子（TOLL） | 专注于高性能、高品质模拟/混合信号的芯片设计公司：润石科技(Runic) | 专注于高性能模拟及混合信号芯片设计——领慧立芯（legendsemi） | 致力打造世界一流高端模拟芯片方案供应商——治精微（ZJW） | 高端模拟及数模混合芯片和解决方案供应商——类比半导体（AnalogySemi） | 高性能全范围模拟信号链（放大器/ADC/DAC/基准/电源）芯片供应商——士模（CIMO） | 致力于向客户提供多品类、全系列电源管理芯片产品及解决方案供应商——ETA SEMICONDUCTOR（钰泰半导体） | 专注BMS，电源及可编程模拟芯片的知名半导体厂商——芯祥科技（EnergyMath） | 专注研发小型化、高可靠电源，为客户提供完整可靠的电源解决方案——ZOEYGO（中逸光） | 专业从事电源产品的研发、生产、销售及综合解决方案的模块电源生产厂家——TOPPOWER（顶源科技） | 模拟芯片领先设计商——微源半导体（LPSemi） | 领先的高密度神经刺激芯片和生物传感芯片供应商——Nanochap（暖芯迦） | 专注于高性能信号链集成电路产品研发——芯聚威（Silicoway） |
活动 发布时间 : 2024-06-28
芯洲科技针对POE交换机应用提供非常丰富的电源管理产品，一站式设计完成POE交换机的电源架构
芯洲科技可为适用于任何前端适配器的PoE交换机提供广泛的电源解决方案，包括升压控制器（Boost Controller）、降压控制器(Buck Controller)、中高压降压转换器(Buck Converter)。芯洲科技针对POE交换机应用，具有非常丰富的电源产品，尤其是60V和18V降压转换器不同电流的覆盖范围非常广，同时也在提升性能、保护功能等上做了优化。
应用方案 发布时间 : 2023-07-30
SCT81620Q Wide Vin 50V Non-synchronous Boost/Flyback/SEPIC Controller
型号- SCT81620QMTD,SCT81620QMTDR,SCT81620Q
芯洲科技公司介绍
型号- SCT2A11,SCT2A10,SCT2280,SCT2360,SCT2230,SCT2430,SCT2630,SCT2432,SCT2A11A,SCT2631,SCT2433,SCT22C0,SCT12AX,SCT9339,SCT2221,SCT2220,SCT2421,SCT23XX,SCT2420,SCT9336,SCT2A10A,SCT2620,SCT2422,SCT9338,SCT2330T,SCT12A0,SCT12A1,SCT12A3,SCT9331,SCT2610A,SCT9330,SCT2450,SCT2251,SCT2650,SCT2452,SCT2331,SCT2451,SCT2330C,SCT2330,SCT2850,SCT2330H,SCT9325,SCT2332,SCT2610,SCT2851,SCT2A20,SCT2220T,SCT2A21,SCT63241,SCT63240,SCT9320,SCT9321,SCT2250,SCT2241,SCT2361,SCT2260A,SCT52240,SCT2240,SCT2320,SCT2220H,SCT2321,SCT2400,SCT2260C,SCT2323,SCT2325,SCT2449,SCT2448
SCT12A3 2.7V-20V VIN, 15A Switch Current, Fully Integrated Synchronous Boost Converter with Load Disconnection Control and Adjustable Adaptive Output (AAO)
型号- SCT12A0,SCT12A1,SCT12A2,SCT12A3,SCT12A3DHK,SCT12A3DHKR
芯洲科技提供稳定高效的无线充电Qi2.0PMIC方案，满足市场对无线充的旺盛需求
本文介绍了芯洲科技高性能PMIC解决方案，并介绍了PMIC方案中的SCT63240A、BOOST方案中的SCT12A2以及BOOST升级方案中的SCT12A5产品特征。
应用方案 发布时间 : 2023-10-19
SCT1271 12.6V, 7A Fully Integrated High Efficiency Synchronous Boost Converter
型号- SCT1271FQAR,SCT1271FQA,SCT1271
SCT1270F 12.6V, 7A Fully Integrated High Efficiency Synchronous Boost Converter
型号- SCT1270F,SCT1270FFQA,SCT1270FFQAR
SCT12A2 2.7V-20V VIN, 15A Switch Current, Fully Integrated Synchronous Boost Converter with Load Disconnection Control
型号- SCT12A0,SCT12A1,SCT12A2,SCT12A3,SCT12A2DHK,SCT12A2DHKR
电子商城
品牌：芯洲科技
品类：High Efficiency Synchronous Boost Converter
价格：￥2.2600
现货： 0
现货市场
服务
可定制变压器电压最高4.5KV，高频30MHz；支持平面变压器、平板变压器、OBC变压器、DCDC变压器、PLC信号变压器、3D电源、电流变压器、反激变压器、直流直流变压器、车载充电器变压器、门极驱动变压器等产品定制。
最小起订量： 100000 提交需求>
可烧录IC封装SOP/MSOP/SSOP/TSOP/TSSOP/PLCC/QFP/QFN/MLP/MLF/BGA/CSP/SOT/DFN；IC包装Tray/Tube/Tape；IC厂商不限，交期1-3天。支持IC测试（FT/SLT），管装、托盘装、卷带装包装转换，IC打印标记加工。
最小起订量： 1pcs 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
我要提问
登录 | 立即注册
提交评论