便携设备DCDC抗干扰注意事项.doc

——————————————————————————————————————————————— 便携设备DCDC抗干扰注意事项 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此值小于等于27.648MHZ，则干扰就会形成。在此可见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，尽可能减小环路的面积，有助于减少向外辐射。 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可选的DC-DC品种。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种频率可选的型号，这些DC-DC，可通过不同频率设定，避开干扰。 七、有些DC-DC内部带有PWM和VFM两种自动切换的控制模式，这种双控制模式有助于提高效率，但是同时会带来在切换点附近干扰 强的问题。所以，在