解讀電源模塊簡(jiǎn)化低EMI設(shè)計(jì)方案
LMR23630轉(zhuǎn)換器的性能
圖11.具有不同輸入電容布局的LMR23630轉(zhuǎn)換器的EMI輻射。
圖11顯示了不同設(shè)計(jì)布局的四種不同EMI頻譜。設(shè)計(jì)布局從優(yōu)至劣排列（類似于圖5，只是把各步驟分開(kāi)）。第一次測(cè)量（良好布局/藍(lán)線）時(shí)，未對(duì)EVM的布局做出更改（良好布局中所有的輸入電容器都非常靠近輸入引腳）。第二次測(cè)量（小電容器靠近/紅線）時(shí)，兩個(gè)4.7μF電容器均放置在距輸入引腳2.5厘米處。0.22μF的小電容器非常靠近輸入引腳。在第三（小電容器遠(yuǎn)離/綠線）和第四（無(wú)小電容器/紫線）次測(cè)量時(shí)，小電容器分別距輸入引腳2.5厘米，然后完全移除。
您可以在圖11中看到輸入電容器的放置非常關(guān)鍵。將小輸入電容器遠(yuǎn)離輸入引腳放置或?qū)⑵渫耆瞥龝?huì)違背CISPR 22 A3M級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。將小電容器靠近輸入引腳放置可以最大限度地減少高頻環(huán)路面積。小電容器可濾除高頻噪聲，而較大電容的電容器可濾除低頻噪聲。
電源模塊的封裝中通常包含一個(gè)小輸入電容器。讓我們看看布局不良時(shí)電源模塊的性能。
LMZM33603電源模塊的性能
圖12顯示了電源模塊的EVM布局，同樣從優(yōu)至劣排列。藍(lán)線表示未更改EVM的EMI輻射。紅線和綠線表示不良布局，其中一條線有兩個(gè)4.7μF輸入電容器，位于PCB底部下方（紅線）。綠線的電容器距輸入引腳約3.5厘米（圖13中以紅色橢圓形突出顯示）。圖13中的紅色粗線還顯示了更改后的EVM，以及VIN、輸入電容器和接地之間形成的關(guān)鍵環(huán)路區(qū)域。EMI特性變差，但并不違背CISPR 22 A3M級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
圖12.TI LMZM33603電源模塊的EMI輻射特性
圖13.TI LMZM33603電源模塊的不良布局示例。
電源模塊可以補(bǔ)救布局設(shè)計(jì)錯(cuò)誤
圖14在單個(gè)圖表中對(duì)LMR23630轉(zhuǎn)換器（紅線）和LMZM33603電源模塊（藍(lán)線）做出了對(duì)比。兩者均有類似的不良布局，所有外部輸入電容器都遠(yuǎn)離輸入引腳。
顯然，LMZM33603電源模塊的EMI輻射特性要優(yōu)于LMR23630轉(zhuǎn)換器。盡管兩種布局均不完美，但電源模塊會(huì)通過(guò)CISPR測(cè)試，而轉(zhuǎn)換器無(wú)法通過(guò)測(cè)試。
圖14.比較TI LMR23630轉(zhuǎn)換器和LMZM33603電源模塊的EMI特性。
結(jié)論
正如前文所說(shuō)，為開(kāi)關(guān)電源創(chuàng)建良好的布局設(shè)計(jì)具有挑戰(zhàn)性。即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師也容易犯錯(cuò)，例如輸入電容器的放置位置不當(dāng)。
電源模塊更有利于減少設(shè)計(jì)布局錯(cuò)誤。在滿足EMI特性方面，它們是開(kāi)關(guān)電源的理想選擇，并且對(duì)高效利用設(shè)計(jì)時(shí)間至關(guān)重要。
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