使用MAX38643降低CISPR32兼容毫微功耗降压转换器的辐射EMI
本应用笔记解释了如何降低max38643毫微功耗降压转换器的emi辐射。本文还解释了emi噪声的来源，并提供了几种降低辐射emi的简单方法，使max38643降压转换器符合cispr32标准的b类限值。
介绍
高频开关电源在运行过程中会产生电磁干扰（emi），从而中断周围的设备。这些emi干扰本质上可以是传导的，也可以是辐射的。emc在电子设备中的重要性与日俱增。因此，越来越多的标准正在出现，以限制电子设备产生的辐射干扰。
max38640–max38643是超低静态电流dc-dc降压转换器的毫微功耗系列，芯片内集成mosfet和控制电路。该降压转换器系列工作在1.8v至5.5v输入电压。该器件支持高达 175ma、350ma 和 700ma 的负载电流，在 10μa 负载电流下具有 96% 的峰值效率和超过 88% 的效率。
应用电路
图2.max38640的应用电路
关于cispr32标准
cispr32是额定有效值交流电压或直流电源电压不超过600v的多媒体设备的emi发射标准。用于住宅/家庭环境的产品必须符合b类限制。商业用途的产品必须符合a类限制。
以下是根据cispr32标准进行3米和10米测试的辐射发射限值。
表 1：cispr32 辐射发射标准 qpk 限值
频率范围（兆赫） 3m 距离限制 10m距离限制
a 类 （dbμv/m） b 类 （dbμv/m） a 类 （dbμv/m） b 类 （dbμv/m）
30 到 230 50.5 40.5 40 30
230 到 1000 57.5 47.5 47 37
图3显示了实验室的辐射发射测试设置。eut放置在360°可旋转的测试台上，该测试台距离接收器天线10米。接收天线拾取被测设备（max38643）在不同高度（1米至4米）产生的emi噪声信号。它在频谱分析仪/emi接收器中生成30mhz至1ghz频率的emi峰值图。
图3.辐射发射测量测试设置。
测量和布局设计，以优化emi发射
这里使用max38643aelt+降压转换器。它具有 1a 的峰值电感器电流限值，并可在 μdfn 封装中支持 700ma 的负载电流。图4是max38643的原理图。
图4.max38643降压转换器原理图
本研究的用例如下
输入：锂离子电池，电压范围为3.0v至4.2v 输出电压：1.8v
负载：660ma输出电流
开关q1和q2在max38643降压转换器中交替工作。当 q2 关闭时，开关 q1 打开，反之亦然。电流从 c 流出在通过电感l到负载，电感在q1导通时存储能量。在此期间，开关 q2 处于关闭状态。图 5 以红色显示此操作期间的当前路径。电感器通过负载和 c 放电外当 q2 打开且 q1 关闭时。 图 5 以绿色显示当前路径。输出电压是q2两端出现的开关电压的平均值。
q1和q2的高频开关产生高di/dt的脉动电流，并产生高emi噪声。该电流路径对于控制辐射emi发射至关重要。因此，最小化emi发射的正常方法是减小这些开关路径的面积。
图5.基于q1和q2开关的降压转换器的电流路径。
本应用笔记考虑了两种不同的电路板布局。
板-1 电路板布局
图6和图7所示为max38643的板-1 pcb布局和emi发射峰值图。
图6.max38643板-1评估板的pcb布局
图7.max38643板-1评估板布局的辐射发射峰值图
图8.max38643板-1评估板布局的开关q1两端电压
板-1布局以2.2dbμv/m的裕量通过了cispr32 b类限制，非常小。图7中的emi图有一个178.5mhz的峰值，对应于图8中寄生元件的振铃频率。另一个峰值约为330mhz，对应于q1和q2两端电压的上升时间。
寄生电感如图所示，并在q1两端产生电压振铃（图8）。它会产生emi噪声，如果c在电容与q1相差甚远（图6）。放置 c 非常重要在电容器尽可能接近q1。
板-2 电路板布局
该 c在可以更靠近ic（图6），以降低c之间的寄生电感在和ic max38643。该 c在在板-2布局中放置在靠近ic max38643约1mm的位置，以降低emi发射。图9和图10显示了电路板2 pcb布局和辐射emi发射峰值图。
图9.max38643板-2评估板布局的pcb布局
图 10.max38643板-2评估板布局的辐射发射峰值图
通过放置c来降低辐射emi发射在靠近 ic max38643（图 10）。emi发射从300mhz频率降低约4dbμv/m至5dbμv/m。板-2 布局降低了 emi 辐射。通过在 q1 或 q2 中添加 rc 缓冲器，可以进行进一步的改进。
rc缓冲电路的优点
max3864x毫微功耗降压转换器系列在芯片内集成mosfet q1和q2。emi噪声是由电路中的高dv/dt、di/dt产生的，这反过来又会导致高频开关期间q1和q2两端的电压振铃。图5的分析显示，寄生电感更多来自c在由于pcb上的走线，到q1漏极，从q1源极端子到q2漏极较少，因为q1和q2都在芯片内。因此，q1两端的振铃电压大于q2。图11a和11b是电路板2 pcb布局中q1和q2的电压波形。
图 11a.q1两端的电压。
图 11b：q2 两端的电压。
在q1两端施加rc缓冲器，以降低辐射emi噪声，因为q1上的振铃很高（图12）。
图 12.在开关q1两端具有rc缓冲器的降压转换器。
rc缓冲器的计算
让我们计算电路中导致辐射emi发射的寄生电感和电容。图13中的波形显示了电路板2 pcb布局中关断条件下q1两端的电压。
图 13.max38643板-2评估板布局的开关q1两端电压
q1 两端的振铃电压频率为 185.1mhz，这是寄生电感和电容的结果（图 13）。寄生电容的计算方法是增加q1两端的电容，直到振铃频率降低到值的一半。对于相同的电感值，谐振频率与电容的平方根成反比。
通过在q1上增加820pf的电容，振铃频率从185.1mhz降低到94.3mhz。图14显示了q1两端的电压波形。
图 14.开关 q1 两端的电压为 820pf。
寄生电容现在可以通过以下公式1计算
（公式1）
其中，
f㩱= 185.1兆赫，
f㩱_820pf = 94.3 mhz
封装 = 820pf
寄生电感的计算公式为：
（公式2）
缓冲电阻现在的计算公式为：
（公式3）
其中，q=0.4。
选定的 r锡值为，r锡=4.7？
图15显示了4.7？、820pf缓冲器值连接q1时波形。振铃电压降至4.68v峰值。v的上升时间第一季度从 3ns 增加到 3.2ns。
图 15.开关 q1 两端的电压为 4.7？，820pf。
优化rc缓冲器以提高效率
已经演示了 rc 缓冲器的计算和 q1 两端振铃电压的阻尼。但是rc缓冲器会增加转换器中的功率损耗，而电路中增加的功率损耗浪费在rc缓冲器本身中。通过牢记效率来设置rc缓冲器非常重要。已经尝试了多个缓冲值，以查看对q1两端开关节点的效率和振铃电压的影响。表2、表3和表4显示了没有缓冲器的电路板2布局以及q1中使用不同rc缓冲器的效率结果。图16所示为降压转换器的原理图，在q1两端增加了缓冲器。
效率结果
表2：电路板-2评估板上max38643的效率数据
max38643 - 板-2评估板
v在（五） 我在（毫安） vo（五） 我o（毫安） 效率 （%） v注册 (%)
4.0 5.29 1.82 10.19 87.6 1.11
4.0 51.44 1.80 100.83 88.2 -0.04
4.0 251.22 1.79 504.23 89.6 -0.72
表3：max38643在q1两端具有（4.7？+ 820pf）rc缓冲器的效率数据。
max38643 - 电路板-2评估板，q1沿q1具有rc缓冲器（4.7？+ 820pf）
v在（五） 我在（毫安） vo（五） 我o（毫安） 效率 （%） v注册 (%) 差异效率 （%）
4.0 5.33 1.82 10.02 85.5 1.12 2.1
4.0 52.67 1.80 100.72 86.1 -0.03 2.1
4.0 258.99 1.79 508.21 87.5 -0.77 2.1
4.0 365.00 1.78 707.45 86.3 -1.13 1.7
表4：max38643在q1上具有（4.7？+ 47pf）rc缓冲器的效率数据。
max38643 - 板-2评估板，q1两端具有rc缓冲器（4.7？+47pf）
v在（五） 我在（毫安） vo（五） 我o（毫安） 效率 （%） v注册 (%) 差异效率 （%）
4.0 5.27 1.82 10.14 87.5 1.11 0.1
4.0 51.27 1.80 100.34 88.0 -0.04 0.1
4.0 252.21 1.79 505.34 89.5 -0.74 0.1
4.0 355.67 1.78 701.87 87.8 -1.09 0.2
图 16.max38643降压转换器，开关q1两端带有rc缓冲器（r2、c4）。
rc缓冲器对emi发射的影响
已经证明了不同rc缓冲器对q1两端效率和振铃电压的影响。4.7的缓冲值？选择47pf是为了在转换器中产生更少的损耗并实现高效率，并将噪声水平保持在远低于b类限值的水平。图17和图18显示了q1电压波形和4.7？和 47pf 缓冲整个 q1。
图 17.开关 q1 两端的电压为 4.7？/47pf。
图 18.max38643板-2评估板布局的辐射emi峰值图，q1两端有4.7？/47pf缓冲器。
所选缓冲值与cispr32标准相比实现了超过6dbμv/m的裕量（图18）。
max38643aelt+降压转换器的辐射emi结果
图19a和19b显示了max38643降压转换器在电路板1和电路板2上的emi辐射结果，q1上有一个rc缓冲器。测试是在第三方认证的 10 米 emi 室中进行的。测试结果表明，板-1以2.2db裕量通过了cispr32 b类限制。带有rc缓冲器的板-2以超过6db的裕量通过了cispr32 b类限制，而不会影响效率。
图 19a.max38643板-1评估板布局的辐射emi结果
图 19b.max38643板-2评估板在q1两端具有4.7？/47pf缓冲器的辐射emi结果。
结论
本应用笔记首先测量max38643评估板在10米室内的辐射emi发射。测试结果通过cispr32 b类限制，余量非常小。emi辐射随着pcb布局的改进而改善。适当的rc缓冲器可降低噪声，有助于以超过6db的裕量通过cispr32 b类限制，而不会影响max38643降压转换器的效率。
浅析我国光伏产业现状
4G工业路由器该如何挑选?
运算放大器电路图
如何促进4G用户向5G转化?
中国靠什么引领5G时代？
使用MAX38643降低CISPR32兼容毫微功耗降压转换器的辐射EMI
Zigbee 3.0基础02
MAX7325低电压I2C端口扩展器
华为：将AI注入企业“神经元” 加速数字化转型
几张图告诉你，为什么要一点接地！
Lambda数据架构和Kappa数据架构——构建现代数据架构
日立CPT2177SF/DU型彩电检修4例
商汤日日新SensNova 4.0发布
公路交通气象站——提供及时的交通气象信息服务
eclipse中servers在哪可以设置出来
什么是SMD组件？
贸易战和经济放缓拖累信通技术支出前景
ROHM开发出LiDAR用75W高输出功率激光二极管“RLD90QZW3”
电路组成的三个部分是什么
交流线圈与直流线圈的区别
介绍
高频开关电源在运行过程中会产生电磁干扰（emi），从而中断周围的设备。这些emi干扰本质上可以是传导的，也可以是辐射的。emc在电子设备中的重要性与日俱增。因此，越来越多的标准正在出现，以限制电子设备产生的辐射干扰。
max38640–max38643是超低静态电流dc-dc降压转换器的毫微功耗系列，芯片内集成mosfet和控制电路。该降压转换器系列工作在1.8v至5.5v输入电压。该器件支持高达 175ma、350ma 和 700ma 的负载电流，在 10μa 负载电流下具有 96% 的峰值效率和超过 88% 的效率。
应用电路
图2.max38640的应用电路
关于cispr32标准
cispr32是额定有效值交流电压或直流电源电压不超过600v的多媒体设备的emi发射标准。用于住宅/家庭环境的产品必须符合b类限制。商业用途的产品必须符合a类限制。
以下是根据cispr32标准进行3米和10米测试的辐射发射限值。
表 1：cispr32 辐射发射标准 qpk 限值
频率范围（兆赫） 3m 距离限制 10m距离限制
a 类 （dbμv/m） b 类 （dbμv/m） a 类 （dbμv/m） b 类 （dbμv/m）
30 到 230 50.5 40.5 40 30
230 到 1000 57.5 47.5 47 37
图3显示了实验室的辐射发射测试设置。eut放置在360°可旋转的测试台上，该测试台距离接收器天线10米。接收天线拾取被测设备（max38643）在不同高度（1米至4米）产生的emi噪声信号。它在频谱分析仪/emi接收器中生成30mhz至1ghz频率的emi峰值图。
图3.辐射发射测量测试设置。
测量和布局设计，以优化emi发射
这里使用max38643aelt+降压转换器。它具有 1a 的峰值电感器电流限值，并可在 μdfn 封装中支持 700ma 的负载电流。图4是max38643的原理图。
图4.max38643降压转换器原理图
本研究的用例如下
输入：锂离子电池，电压范围为3.0v至4.2v 输出电压：1.8v
负载：660ma输出电流
开关q1和q2在max38643降压转换器中交替工作。当 q2 关闭时，开关 q1 打开，反之亦然。电流从 c 流出在通过电感l到负载，电感在q1导通时存储能量。在此期间，开关 q2 处于关闭状态。图 5 以红色显示此操作期间的当前路径。电感器通过负载和 c 放电外当 q2 打开且 q1 关闭时。 图 5 以绿色显示当前路径。输出电压是q2两端出现的开关电压的平均值。
q1和q2的高频开关产生高di/dt的脉动电流，并产生高emi噪声。该电流路径对于控制辐射emi发射至关重要。因此，最小化emi发射的正常方法是减小这些开关路径的面积。
图5.基于q1和q2开关的降压转换器的电流路径。
本应用笔记考虑了两种不同的电路板布局。
板-1 电路板布局
图6和图7所示为max38643的板-1 pcb布局和emi发射峰值图。
图6.max38643板-1评估板的pcb布局
图7.max38643板-1评估板布局的辐射发射峰值图
图8.max38643板-1评估板布局的开关q1两端电压
板-1布局以2.2dbμv/m的裕量通过了cispr32 b类限制，非常小。图7中的emi图有一个178.5mhz的峰值，对应于图8中寄生元件的振铃频率。另一个峰值约为330mhz，对应于q1和q2两端电压的上升时间。
寄生电感如图所示，并在q1两端产生电压振铃（图8）。它会产生emi噪声，如果c在电容与q1相差甚远（图6）。放置 c 非常重要在电容器尽可能接近q1。
板-2 电路板布局
该 c在可以更靠近ic（图6），以降低c之间的寄生电感在和ic max38643。该 c在在板-2布局中放置在靠近ic max38643约1mm的位置，以降低emi发射。图9和图10显示了电路板2 pcb布局和辐射emi发射峰值图。
图9.max38643板-2评估板布局的pcb布局
图 10.max38643板-2评估板布局的辐射发射峰值图
通过放置c来降低辐射emi发射在靠近 ic max38643（图 10）。emi发射从300mhz频率降低约4dbμv/m至5dbμv/m。板-2 布局降低了 emi 辐射。通过在 q1 或 q2 中添加 rc 缓冲器，可以进行进一步的改进。
rc缓冲电路的优点
max3864x毫微功耗降压转换器系列在芯片内集成mosfet q1和q2。emi噪声是由电路中的高dv/dt、di/dt产生的，这反过来又会导致高频开关期间q1和q2两端的电压振铃。图5的分析显示，寄生电感更多来自c在由于pcb上的走线，到q1漏极，从q1源极端子到q2漏极较少，因为q1和q2都在芯片内。因此，q1两端的振铃电压大于q2。图11a和11b是电路板2 pcb布局中q1和q2的电压波形。
图 11a.q1两端的电压。
图 11b：q2 两端的电压。
在q1两端施加rc缓冲器，以降低辐射emi噪声，因为q1上的振铃很高（图12）。
图 12.在开关q1两端具有rc缓冲器的降压转换器。
rc缓冲器的计算
让我们计算电路中导致辐射emi发射的寄生电感和电容。图13中的波形显示了电路板2 pcb布局中关断条件下q1两端的电压。
图 13.max38643板-2评估板布局的开关q1两端电压
q1 两端的振铃电压频率为 185.1mhz，这是寄生电感和电容的结果（图 13）。寄生电容的计算方法是增加q1两端的电容，直到振铃频率降低到值的一半。对于相同的电感值，谐振频率与电容的平方根成反比。
通过在q1上增加820pf的电容，振铃频率从185.1mhz降低到94.3mhz。图14显示了q1两端的电压波形。
图 14.开关 q1 两端的电压为 820pf。
寄生电容现在可以通过以下公式1计算
（公式1）
其中，
f㩱= 185.1兆赫，
f㩱_820pf = 94.3 mhz
封装 = 820pf
寄生电感的计算公式为：
（公式2）
缓冲电阻现在的计算公式为：
（公式3）
其中，q=0.4。
选定的 r锡值为，r锡=4.7？
图15显示了4.7？、820pf缓冲器值连接q1时波形。振铃电压降至4.68v峰值。v的上升时间第一季度从 3ns 增加到 3.2ns。
图 15.开关 q1 两端的电压为 4.7？，820pf。
优化rc缓冲器以提高效率
已经演示了 rc 缓冲器的计算和 q1 两端振铃电压的阻尼。但是rc缓冲器会增加转换器中的功率损耗，而电路中增加的功率损耗浪费在rc缓冲器本身中。通过牢记效率来设置rc缓冲器非常重要。已经尝试了多个缓冲值，以查看对q1两端开关节点的效率和振铃电压的影响。表2、表3和表4显示了没有缓冲器的电路板2布局以及q1中使用不同rc缓冲器的效率结果。图16所示为降压转换器的原理图，在q1两端增加了缓冲器。
效率结果
表2：电路板-2评估板上max38643的效率数据
max38643 - 板-2评估板
v在（五） 我在（毫安） vo（五） 我o（毫安） 效率 （%） v注册 (%)
4.0 5.29 1.82 10.19 87.6 1.11
4.0 51.44 1.80 100.83 88.2 -0.04
4.0 251.22 1.79 504.23 89.6 -0.72
表3：max38643在q1两端具有（4.7？+ 820pf）rc缓冲器的效率数据。
max38643 - 电路板-2评估板，q1沿q1具有rc缓冲器（4.7？+ 820pf）
v在（五） 我在（毫安） vo（五） 我o（毫安） 效率 （%） v注册 (%) 差异效率 （%）
4.0 5.33 1.82 10.02 85.5 1.12 2.1
4.0 52.67 1.80 100.72 86.1 -0.03 2.1
4.0 258.99 1.79 508.21 87.5 -0.77 2.1
4.0 365.00 1.78 707.45 86.3 -1.13 1.7
表4：max38643在q1上具有（4.7？+ 47pf）rc缓冲器的效率数据。
max38643 - 板-2评估板，q1两端具有rc缓冲器（4.7？+47pf）
v在（五） 我在（毫安） vo（五） 我o（毫安） 效率 （%） v注册 (%) 差异效率 （%）
4.0 5.27 1.82 10.14 87.5 1.11 0.1
4.0 51.27 1.80 100.34 88.0 -0.04 0.1
4.0 252.21 1.79 505.34 89.5 -0.74 0.1
4.0 355.67 1.78 701.87 87.8 -1.09 0.2
图 16.max38643降压转换器，开关q1两端带有rc缓冲器（r2、c4）。
rc缓冲器对emi发射的影响
已经证明了不同rc缓冲器对q1两端效率和振铃电压的影响。4.7的缓冲值？选择47pf是为了在转换器中产生更少的损耗并实现高效率，并将噪声水平保持在远低于b类限值的水平。图17和图18显示了q1电压波形和4.7？和 47pf 缓冲整个 q1。
图 17.开关 q1 两端的电压为 4.7？/47pf。
图 18.max38643板-2评估板布局的辐射emi峰值图，q1两端有4.7？/47pf缓冲器。
所选缓冲值与cispr32标准相比实现了超过6dbμv/m的裕量（图18）。
max38643aelt+降压转换器的辐射emi结果
图19a和19b显示了max38643降压转换器在电路板1和电路板2上的emi辐射结果，q1上有一个rc缓冲器。测试是在第三方认证的 10 米 emi 室中进行的。测试结果表明，板-1以2.2db裕量通过了cispr32 b类限制。带有rc缓冲器的板-2以超过6db的裕量通过了cispr32 b类限制，而不会影响效率。
图 19a.max38643板-1评估板布局的辐射emi结果
图 19b.max38643板-2评估板在q1两端具有4.7？/47pf缓冲器的辐射emi结果。
结论
本应用笔记首先测量max38643评估板在10米室内的辐射emi发射。测试结果通过cispr32 b类限制，余量非常小。emi辐射随着pcb布局的改进而改善。适当的rc缓冲器可降低噪声，有助于以超过6db的裕量通过cispr32 b类限制，而不会影响max38643降压转换器的效率。
浅析我国光伏产业现状
4G工业路由器该如何挑选?
运算放大器电路图
如何促进4G用户向5G转化?
中国靠什么引领5G时代？
使用MAX38643降低CISPR32兼容毫微功耗降压转换器的辐射EMI
Zigbee 3.0基础02
MAX7325低电压I2C端口扩展器
华为：将AI注入企业“神经元” 加速数字化转型
几张图告诉你，为什么要一点接地！
Lambda数据架构和Kappa数据架构——构建现代数据架构
日立CPT2177SF/DU型彩电检修4例
商汤日日新SensNova 4.0发布
公路交通气象站——提供及时的交通气象信息服务
eclipse中servers在哪可以设置出来
什么是SMD组件？
贸易战和经济放缓拖累信通技术支出前景
ROHM开发出LiDAR用75W高输出功率激光二极管“RLD90QZW3”
电路组成的三个部分是什么
交流线圈与直流线圈的区别