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[参考译文] LM5117:在213MHz 下 EMC 性能下降16.67dB

Guru**** 2379110 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5117, LM5145, LM25149-Q1, CSD18533Q5A, LM5146-Q1
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/993728/lm5117-failing-emc-by-16-67db-at-213mhz

器件型号:LM5117
主题中讨论的其他器件: LM5145LM25149-Q1CSD18533Q5ALM5146-Q1

您好!

我设计了控制器、无法使其通过 EMC。 我已经尝试向输入和输出线添加铁氧体、更改 CBoot、以及调整缓冲电容器和电阻器的值。 我不知道要尝试什么。 现在、我意识到需要移除 SW 节点中的过孔、并且布线需要在顶层运行。 将铜从底层上刮走并切割底部迹线、然后将其替换为顶层的导线、这一点没有什么不同。 我还添加了较小的电容器、以便对稳压器的输入和输出电容器进行去耦、而不会产生任何影响。 开关节点中有振铃、我无法进一步抑制。 我已关闭 PCB 上的所有其他子系统、因此噪声来自该器件。 如果您需要其他信息、请告诉我。 感谢您提供的任何帮助。

控制器参数:

输入电压40V

最大输出电压9.25V

电流限制8.5A

该控制器主要以限流模式运行。

原理图

顶层

底层

层叠

开关节点(探头10X)

高侧栅源极

低侧栅源极

EMC 测试报告

e2e.ti.com/.../FON2.5_3575E389346C6856_RE_4B6DD58BA5624A54_20210330.pdf

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    Daniel、您好!

    如前所述、SW 覆铜和过孔应最小化、而高 dv/dt 布线(SW、LO、HO)应在内部布线。 有关功率级布局的最佳实践、请参阅应用手册 snva803、尤其是在输入电容放置方面、其中 GND 返回路由在 FET 下方、以最大限度地减小电源环路寄生电感。

    我在这里建议移除外部 VCC 连接并从内部7.5V VCC 运行。 意味着更低的栅极驱动振幅、这将从本质上降低 SW 电压和栅极驱动器上的 dv/dt。 还应检查电感器的正确端子是否连接到 SW (通常绕组内部是虚线端、这通过连接到 VOUT 的外部匝数进行有效屏蔽)。

    此致、

    Tim

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    Tim、您好!

    我尝试遵循该文档中的图2。 关于布线、我在文档中没有提到过这一点。 在第三个示例中、它们在顶部路由 LO 和 SW。 我只有4个平面、我应该在 VCC 平面中运行它们吗?

    我没有使用外部 VCC 连接。 这些部件是 DNP。 我把它们留在那里、以防我需要这么做。 对于电感器、没有内部绕组、只是一个堆叠向上。  https://datasheet.ciiva.com/22680/1681984-22680336.pdf?src-supplier=Element14

    此致、

    Daniel

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    Daniel、您好!

    这是一个非常大的非屏蔽电感器、辐射面积较大。 对于10uH/~10A、可以找到更紧凑/屏蔽的设计。 至少要确保下绕组匝与 SW 相连。 请查看 LM5145数据表以了解 PCB 布局指南、因为与 LM5117文档相比、该数据表具有更相关的详细信息。

    顺便说一下、这里的 VCC 平面是什么? 通常情况下、GND 是一个更好的选择、因为它靠近底层(面向 EMI 表)。 一种选择是使用大电解电容(例如用于阻尼的输入电容等)覆盖辐射铜或过孔。

    此致、

    Tim

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    您好、Timothy、

    如何判断电感器是否被屏蔽。 数据表的标题为"屏蔽功率电感器- SER2900"、我需要查找什么。 选择电感器的原因之一是热问题、尺寸会从低侧 FET 吸收热量、而当我使用较小的 FET 时、低侧 FET 会变得非常热。 我检查了、下绕组连接到 SW。  

    对于 LM5145文档、是的、这就是我的设计遵循的内容。 组件的放置位置与我可以看到的示例一样近,特别是在电源部分。 我无法将组件放置在焊接侧。 我可以做的一件事是将控制器移至更靠近开关的位置、而不是太靠近开关。 栅极驱动器的过孔也存在微小误差。 它们是16mil 而不是20mil、但我有两个。

    对于层叠、请参阅层叠图像。 根据数据表的建议、接地层位于组件侧下方。  

    很抱歉、我不跟踪覆盖辐射的铜或铜过孔。 我不是这样吗?

    此致、

    Daniel

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    Daniel:

    目的是使用电解电容器覆盖辐射表面以提供屏蔽-我们在 LM25149-Q1 EVM 中使用此技术。 即使是通过辐射通孔的陶瓷电容器也会带来一些好处。 但是、这里的主要影响可能是电感器。 屏蔽式电感器的绕组周围是磁芯材料-例如、请参阅 Coilcraft XAL1010-103模制电感器。 这一数值要小得多、应在辐射信号方面提供显著优势。

    -Tim

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    您好、Timothy、

    我用模制屏蔽式电感器替换了电感器、因为辐射特征没有差异。

    Daniel;

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    Daniel、您好!

    一些要检查的项目:

    这是 CISPR 32测试吗? 验证设置是否正确以及负载线是否扭曲且短路。 考虑添加陶瓷输出电容、因为电解电容在高频率下受到限制。

    您使用的是什么 FET? 较大(电容更大)的 FET 会使 SW 电压 dv/dt 变慢。 此外、您还可以将自举电阻的形式从3欧姆增加到大约10欧姆。

    尝试在控制器周围放置一个金属屏蔽层、然后在 FET 周围放置一个金属屏蔽层、以识别辐射节点。 或使用 EMI 监听器探头(如果可用)。

    电路板是否通过了传导 EMI? 共模传导发射可轻松转换为辐射 EMI。 有关更多详细信息、请参阅此 EMI 文章系列: http://www.how2power.com/other/EMI_Guide.php (尤其是第4部分)。

    此致、

    Tim

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    我意外点击了"解决"。 我将尝试您上面提到的内容。 EMI 监听器探针在电感器区域中最高。 我使用了更高的 Cboot 电阻器(5.6R)、但降低了它、因为它没有产生影响、而高 FET 的运行温度非常高。

    我将测试传导发射。

    我使用的 MOSFET 为:

    高侧 CSD18543Q3AT

    低侧 CSD18533Q5A

    Daniel

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    谢谢、Daniel。

    确保电感器的虚线端子连接到 SW (以便连接到 VOUT 的外部匝数充当有噪声的内部匝数的屏蔽层)。

    此外、200-300MHz 是二极管反向恢复变得显而易见的地方、因此可能需要使用 Qrr 较低的低侧 FET 进行检查。

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    您好、Timothy、

    我的董事会目前计划进行传导发射测试、以查看问题是否由该问题引起。 该实验室通过向输出电源线添加超大铁氧体(尽可能短且扭曲)、能够将发射降低到通过水平。 这并不是一个真正可行的解决方案。

    电感器的变化似乎没有效果。

    我还决定重新旋转电路板可能是有问题的。 我使用了 snva803的图3中建议的布局。 不过、我对接地平面和填充有一些问题。

    我的电路板顶部包含所有组件(我无法放置在电路板的焊接侧)。 因此、堆栈是:

    1)元件(带接地填充)

    2) 2) GND

    3) Vcc

    4)焊接侧(带接地填充)

    现在我的问题是、我应该移除电感器附近底层和顶层的接地填充吗? 由于过孔和接地填充/平面会形成环路、我担心磁场会引入高电流。

    此外、如果 Vout 的去耦电容器靠近线圈或电解电容器。

    感谢你的帮助。

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    Daniel、您好!

    查看 LM5146-Q1和 LM25149-Q1 EVM、了解我们的最新布局建议。 这些实际上是单面设计。 将 EMI 滤波器放置在电路板上是有益的、因为这样滤波器就被屏蔽在辐射 SW 节点上。 无需 VCC 层、这应该是 GND。 使陶瓷输出电容器靠近功率级 FET。 如果需要、电解电容器可以更靠近负载。

    此致、

    Tim

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    您好、Tim、

    建议在 FET 的栅极上添加铁氧体。 我在文献中找不到这方面的一个例子,希望你能提出意见。

    谢谢、

    Daniel

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    Daniel:

    在栅极上包含铁氧体磁珠不是一个好主意、因为它会增加栅极环路中的电感、并可能导致栅极电压振铃。 最好保持栅极环路面积尽可能小、并尽可能减小栅极环路寄生电感(使栅极布线保持短且直、并将 HO 和 SW 布线为差分对)。

    此致、

    Tim

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    谢谢 Tim、这也是我的论点。 我需要第三方确认。

    谢谢、

    Daniel

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    谢谢、Daniel。 周末愉快!