圖 2-2 具有關(guān)鍵環(huán)路的降壓/升壓轉(zhuǎn)換器原理圖

圖 2-2 所示為具有功率級(jí)元件、集成柵極驅(qū)動(dòng)器和 VCC 偏置電源的 TPS55288 四開關(guān)降壓/升壓轉(zhuǎn)換器。圖 2-2 還通過顏色區(qū)分大電流布線、高 dI/dt 關(guān)鍵環(huán)路和高 dv/dt 開關(guān)節(jié)點(diǎn)。

紅色陰影部分的環(huán)路 1 和環(huán)路 2 是降壓橋臂和升壓橋臂的兩個(gè)關(guān)鍵高頻電源環(huán)路。在這兩個(gè)環(huán)路中，長而細(xì)的布線會(huì)導(dǎo)致過量噪聲、開關(guān)節(jié)點(diǎn)上的過沖和振鈴以及寄生電感引起的地彈。在 MOSFET 開關(guān)事件期間，換向電流的壓擺率會(huì)超過 3-5A/ns，因此一個(gè) 2nH 的寄生電感會(huì)導(dǎo)致 6V 的電壓尖峰。在這些關(guān)鍵環(huán)路中流動(dòng)的脈沖矩形電流波形具有較高的諧波含量，因此較大的環(huán)路面積會(huì)導(dǎo)致從中散發(fā)出很大的輻射能量，從而引起電磁干擾問題。因此，最大限度地減小布線長度以及環(huán)路 1 和環(huán)路 2 的封閉面積至關(guān)重要。

圖 2-2 中的環(huán)路 3 和環(huán)路 4 是降壓橋臂 MOSFET 的柵極環(huán)路。為了在接通和關(guān)斷轉(zhuǎn)換期間對(duì) MOSFET 的柵極電容進(jìn)行充電和放電，峰值高達(dá) 1A 左右的瞬時(shí)電流會(huì)在柵極環(huán)路中短暫流動(dòng)，這也可能導(dǎo)致干擾問題。所以我們也需要在布線期間最大限度地減小環(huán)路 3 和環(huán)路 4 的封閉面積。

環(huán)路 1 和環(huán)路 2是最關(guān)鍵的環(huán)路。因?yàn)樗鼈兲幱陔娫喘h(huán)路中，所以會(huì)承載高脈沖電源電流。它們可直接輻射，也可干擾相鄰的布線以及逃逸到輸入和輸出電纜中并導(dǎo)致嚴(yán)重的 EMI 問題。

開關(guān)節(jié)點(diǎn) SW1 和 SW2 處的最大電壓振鈴與環(huán)路 1 和環(huán)路 2的開關(guān)速度和環(huán)路面積有關(guān)。較大的環(huán)路面積會(huì)在開關(guān)節(jié)點(diǎn)處引起更嚴(yán)重的電壓振鈴。振鈴頻率也與寬帶 EMI 集中的頻率范圍有關(guān)。