布局指南可最大限度地提高汽车电源性能并减少排放

使用高频开关稳压器时，汽车电源的良好PCB布局将提供干净的输出电源，并节省调试电磁干扰（EMI）室中辐射问题的时间。本应用笔记解释了如何布局MAX16903/MAX16904开关稳压器，以最大限度地提高性能并降低辐射。

介绍

当使用MAX16903/MAX16904等高频开关稳压器时，良好的汽车电源PCB布局将提供干净的输出电源，并节省调试电磁干扰（EMI）室中辐射问题的时间。本应用笔记以MAX16903和MAX16904为例，概述了电路的一些关键设计问题，优化布局最有利。

一般布局指南

最小化输入电容 （C3）、电感 （L1） 和输出电容 （C2） 的走线环路面积。

将偏置输出电容 （C4） 尽可能靠近引脚 13 （BIAS） 和引脚 14 （GND），引脚和电容器之间不要有任何过孔。这是IC的模拟电源;此连接上的任何电感都会增加偏置电源上的噪声，进而增加LX输出的抖动。

较短的迹线比较宽的迹线更好。

优化交流-直流电流路径

为了最大限度地降低辐射，MAX16903/MAX16904无源元件的布局至关重要。存在电流阶跃变化的路径被视为交流电流路径，可以通过消除电流在开关周期的ON和OFF部分流动的路径来查看它们。在ON和OFF周期内有电流流过的路径被视为直流电流路径。

交流电流路径

MAX16903同步DC-DC转换器在开关电流路径中直接具有三个无源元件（C2、C3和L1）。这三个组件对排放和设备性能的影响最大。图1和图2显示了ON和OFF周期期间的开关电流路径;图3显示了di/dt最高的两条电流路径之间的差异。优化组件 C3 的布局是最高优先级，其次是针对 L1 和 C2 进行优化。

升压交流电流路径

MAX16903/MAX16904 DC-DC转换器采用高边DMOS器件，要求LX引脚（DMOS的源极）上方提供5V电源电压。为了产生该电压，在 LX 和 BST 引脚之间连接了一个升压电容器（图 4）。在DMOS的关断周期内，升压电容（C1）由5V BIAS稳压器充电。偏置输出也用于为误差放大器供电。因此，BIAS必须尽可能保持安静，以消除对误差放大器电路产生负面影响的多余噪声。实现此目的的最佳方法是将C4与MAX16903/MAX16904连接之间的电感降至最低。因此，将C4放置在尽可能靠近引脚14（GND）和引脚13（偏置）的位置，而不增加任何过孔。

图4.升压电容器交流电流。

扩频

当良好的布局不足以通过客户要求的辐射测试时，可以订购启用扩频时钟的MAX16903/MAX16904。与标准版本相比，支持扩频的器件可将FM频段噪声降低15dB。有关如何订购支持扩频的版本的信息，请参见数据手册。

示例：使用 TSSOP 封装的两层 PCB 布局

图 5 和图 6 显示了使用上述指南的两层布局示例。

图5.使用 TSSOP 封装的两层 PCB 布局示例 — 顶层。

图6.使用 TSSOP 封装的两层 PCB 布局示例 — 底层。

示例：使用 TDFN 封装的两层 PCB 布局

图 7 和图 8 显示了使用上述指南的两层布局示例。

图7.使用 TDFN 封装的两层 PCB 布局示例 — 顶层。

图8.使用 TDFN 封装的两层 PCB 布局示例 — 底层。

主电源滤波

主电源上的滤波也非常重要，因为这是在离开模块之前可以减少传导辐射的最后一点。对于MAX16903等高频开关稳压器，FM无线电频段（76MHz至108MHz）通常出现传导辐射问题。为了减少这些辐射，请在此频率范围内添加具有高阻抗的铁氧体磁珠和/或自谐振频率高于108MHz的电感器。

结论

正确布局MAX16903开关稳压器的关键无源元件（图9）将有助于最大限度地降低源头的噪声和辐射。这将在项目的资格认证阶段节省宝贵的时间和精力。

指定	数量	描述
C1	1	0.1μF、10V ±10% X7R 0402 陶瓷电容器
C2	1	10μF、10V ±10% X7R 1206 陶瓷电容器
C3	1	4.7μF、50V ±10% X7R 1210 陶瓷电容器
C4	1	2.2μF、10V ±10% X7R 0805 陶瓷电容器
R1、R2	1	20kΩ ±1% 0402 电阻
L1	1	LPS3015-472MLB 4.7μH 电感器
U1	1	MAX16903/MAX16904低I电平Q直流-直流转换器

图9.用于PCB布局的原理图。

审核编辑：郭婷