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PCB布局的关键:开关节点波形?|深圳比创达EMC(1)

2023/08/30
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PCB布局的关键:开关节点波形?相信不少人是有疑问的,今天深圳市比创达电子科技有限公司就跟大家解答一下!

开关稳压器或功率变换器电路的开关节点是关键的传导路径,在进行PCB布局时需要特别注意。该电路节点将一个或多个功率半导体开关(例如MOSFET二极管)连接到磁能存储设备(例如电感变压器绕组),其开关信号包含了快速切换的dV/dt电压和dI/dt电流,它们很容易耦合到周围的电路上并产生噪声问题,可能导致PCB和系统无法满足严格的电磁兼容性(EMC)要求。

本文将介绍最基本的开关节点波形,助您了解如何在PCB路由时确定适当的开关(SW)节点走线尺寸,并了解开关节点中电场(E场)和磁场(H场)产生的近场耦合效应。

开关节点波形

在开始这部分关键走线的PCB设计之前,首先要了解开关节点上的电流和电压波形。尤其需要在布局之前先查看和了解开关电压、时变电流和开关频率的波形。

我们以MPS的降压(buck)变换器MPQ4430为例进行说明(见图1)。降压变换器MPQ4430集成了上管和下管FET,能够提供高达3.5A的负载电流

图1: MPQ4430降压变换器示例

在这个示例中,利用MPS的DC/DC在线设计师工具将MPQ4430稳压器设计为从12V降压至3.3V,同时提供3A的最大负载电流。图1中的开关节点以红色标记为VSW。请注意,本文中的“VSW”和“the SW 节点”都表示开关节点,可互换使用。

图2中显示了在其开关节点上测得的开关电压波形和电感电流波形。电压波形以500kHz的频率在12V和略低于0V的电压之间切换,但上升/下降时间则在极低的纳秒范围以内。如此大的dV/dt产生了噪声频谱高达数十至数百兆赫兹的强电场(E场)。

图2: 降压变换器的开关节点波形

由于降压变换器在连续导通模式下工作,因此电感电流始终为正,并且永不会达到0A。电流在降压变换器导通期间上升至约3.4A,在关断周期中降至约2.6A。平均3A的电流提供给负载。电感阻止了电流的快速变化,因此电流波形不会像开关电压那样具有陡峭的过渡边沿。

尽管dI / dt不太大,但在500kHz的开关频率下仍存在纹波电流,会产生强时变磁场(H场)。对附近对该频率范围敏感的电路来说,该磁场可能造成潜在问题。

综上所述,相信通过本文的描述,各位对PCB布局的关键:开关节点波形都有一定了解了吧,有疑问和有不懂的想了解可以随时咨询深圳比创达这边。今天就先说到这,下次给各位讲解些别的内容,咱们下回见啦!也可以关注我司wx公众平台:深圳比创达EMC!

以上就是深圳市比创达电子科技有限公司小编给您们介绍的PCB布局的关键:开关节点波形的内容,希望大家看后有所帮助!

深圳市比创达电子科技有限公司成立于2012年,总部位于深圳市龙岗区,成立至今一直专注于EMC电磁兼容领域,致力于为客户提供最高效最专业的EMC一站式解决方案,业务范围覆盖EMC元件的研发、生产、销售及EMC设计和整改。

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