(DC/DC) 拐角布线、传导噪声、辐射噪声

跳跃的开发板

从本文开始将分2次来介绍PCB板布局与噪声的关系。
                       

                       

• 降压型转换器工作时的电流路径                       
  
• 开关节点的振铃                       
  
• 输入电容器和二极管的配置                       
  
• 散热孔的配置                       
  
• 电感的配置                       
  
• 输出电容器的配置                       
  
• 反馈路径的布线                       
  
• 接地                       
  
• 铜箔的电阻和电感                                               
  
• 噪声对策：拐角布线、传导噪声、辐射噪声                       
  
• 噪声对策：缓冲电路、自举电阻、栅极电阻               
  

       

拐角布线的噪声对策
无论怎样布局，布线图形都是需要拐角（弯曲）的，但弯曲方法不当的话，可能会对EMI产生不利影响。没有PCB板布局经验的人可能不太相信。而这些就是经验和技术诀窍。
下图表示拐角布线的好坏。如果将拐角布线设计为直角，阻抗将在拐角发生变化。这会导致电流波形紊乱，产生被称为“反射”的波形畸变。开关节点等频率较高的布线，受反射影响EMI可能会恶化。
拐角布线不要设计为直角，设计为45°或圆弧状比较好。弯曲的半径越大，阻抗的变化越小。

噪声引脚电压（传导发射，Conducted Emission）的对策
噪声引脚电压是反馈到输入线路的噪声，也被称为“传导发射（Conducted Emission）”。噪声频段主要出现在振荡频率的倍数处。
这种噪声可通过增加铁氧体磁珠或π型滤波器来抑制。这类降噪部件必须选择适合降噪目标频段（希望降低的噪声）的部件。这就需要先确认噪声并锁定频率。下图是噪声引脚电压的测量数据示例。

噪声电场强度（辐射噪声）的对策方法
另一个必须探讨的噪声是噪声电场强度（辐射噪声）。DC/DC转换器的辐射噪声是受开关ON/OFF波形斜率和振铃影响而产生的，大概会产生100MHz～300MHz的噪声。
开关上升和下降时的振铃主要源于MOSFET和输入电容器间布线电感，电感值的大小会影响到噪声。
就如在“输入电容器的配置”中所提到的，优化输入电容器的配置和布线，可以降低噪声水平。
当DC/DC转换器电路的辐射噪声超过配套设备必须满足的标准时，其对策方法有缓和开关波形以及增加缓冲电路。
下面的波形图是辐射噪声的测量示例。从图中可以看出，不到200MHz的区域呈现出的结果不是很理想。

下次将针对降低这种辐射噪声的方法进行稍微具体的介绍。

关键要点:

・拐角布线要设计为圆弧状，以减少布线阻抗的变化并抑制噪声。
・噪声引脚电压（传导发射，Conducted Emission）的对策是根据噪声频率来选用磁珠或π型滤波器。
・噪声电场强度（辐射噪声）的对策是优化输入电容器配置和调整开关波形的陡峭程度。