便携设备DC-DC抗干扰注意事项-上海东钜电子有限公司.PDF

便携设备DC‐DC 抗干扰注意事项    现在的便携设备中，需要多电压/ 电流供电，为提高设备续航能力， 也需要提高电压/ 电流变换器的效率，DC‐DC 是一种开关型电压/ 电流 变换器，具有高效电压/ 电流变换及小封装的特点，很适合在便携设 备中使用。  便携设备体积小巧，内部大部分整合了小信号模拟前端，较易受 干扰而影响工作性能。  DC‐DC 工作于开关态。开关电压和电流是很容易产生对外辐射形 成辐射干扰的，同时，开关电压和电流也很容易产生沿导线传输的干 扰形成传导干扰，进一步的，传导干扰又可分成差模及共模干扰成份， 进一步使问题复杂化。事实上，设备中的DC‐DC 产生的干扰确实产生 了以上的复杂干扰组合。  DC‐DC 抗干扰主要是指通过IC 选型，外围原件选型和Layout 布局， 使 DC‐DC 能够稳定正常工作的同时，尽量减少 DC‐DC 的输出干扰幅 度并影响输出成份，使干扰对设备的影响最小化。  A ：DC‐DC IC 选型：  DC‐DC 工作时，干扰以工作频率为基准产生干扰  。  故DC‐DC IC 选型首先考虑工作频率，一般情况下，PWM 工作方式下， 干扰频率是可以预见的，故从抗广谱干扰角度出发，选用PWM 模式 工作的IC 是首选。但在需要抗特定频率干扰情况下，也会去考虑  工作频率抖动技术的应用。  例如，图像传感器应用，传感器如果是1280X720/30 帧扫描频率，则 其信号处理器频宽至少为 1280X720X30=27.648MHZ，供电用 DC‐DC 如果工作于PWM 模式，且稳定，如工作频率为1。2MHZ，则干扰成 份为NX1.2MHZ=27.648MHZ，则N 可为1，2，3 。。。。。23。  而如果工作频率2.4MHZ，则N 可为1，2，3 。。。。11。干扰成份下降 了一倍。    从干扰视觉表现来看，就是干扰条纹数减少。    而如果工作于PFM （多频率调制模式），则同样条件，干扰谱密度 就会大增，但干扰强度会下降（单位时间内的干扰积分值变小）。    从干扰视觉表现来看，就是干扰条纹数多而密但条纹较浅。  B：DC‐DC IC 应用：  一、保证使DC‐DC IC 控制环稳定，减少不必要的控制振荡。  1，在Layout 布线时，增大 DC‐DC 地线的面积。DC‐DC 的参考地 线很多，主要有：IC 的GND 引脚、输入电容的接地点、输出电容的 接地点、取样电阻的接地点、非同步整流的二极管或同步整流下管 NMOS 的接地点。因此，在Layout 时DC‐DC 的接地线要尽可能分开， 输入输出及取样电阻的接地点需分开，最后在DC‐DC IC 接地PIN 上汇 合（一点接地），以减小公共接地阻抗。  2，精细调整相位补偿元件，使 IC 工作稳定，需要注意的是：不 同的外围电感和电容，要求得补偿元件是不同的。  二、减少DC‐DC 大电流LAYOUT 面积，减少对外辐射。  1，通过减小DC‐DC 的开关大电流环路，减小向外辐射。以RICOH 产品R1244N 为例，一条大电流环路为：输入端‐‐‐‐上管开关‐‐‐‐电感‐‐‐‐ 负载‐‐‐‐接地；另一条是：下管开关（二极管）‐‐‐‐电感‐‐‐‐负载‐‐‐‐接地。 尤其是上管开关到电感之间或下管开关到电感之间的线路，工作在大 电流开关状态，电流转换能量很大，辐射最大。大电流环路最好都放 在同一个layout 的层面上，尽可能减小环路的大小有助于减少向外辐 射面积。  2，输入电容的位置要尽可能靠近 IC 输入端，输出电容要尽可能 靠近输出端。  三、在体积/效率/价格等许可情况下，优先选用较大输出电感， 有利于减少电流变化率，以使干扰幅度下降。优先选用较大输入/输 出电容以优化输入/输出纹波以降低差模干扰。  四、适当降低开关波形上升和下降沿速率，在平衡好效率值的情 况下，降低开关波形上升和下降沿速率可有效缓解干扰问题。  五、在高要求场合，可考虑加入外部共模/差模对称线圈电感器。  六、不同震荡频率的DC‐DC 对外部干扰也是不同的，尤其是对RF （射频）部分的干扰。在抗RF 干扰设计时，最好选择频率可调或同 一系列中有多种频率的型号可选的 DC‐DC。RICOH 的产品中 R1270S 系列DC‐DC，通过一颗外置电阻的设定，可以工作在330KHz 至2.4MHz 之间任意频率上。而 RICOH 的R1245 也有4 种