2.3 使用集成电容器降低高频 EMI

[嗖嗖声]

[唰唰声]

大家好，欢迎观看 TI 的低 EMI 系列培训。

我是 Sam Jaffe，在这段简短的视频中，

我们将讨论集成电容器如何

帮您设计 EMI性能出众的系统。

顾名思义，集成电容器是指

置于降压 IC封装内的电容器。

但这对 EMI 有何帮助呢？

EMI 的一个主要来源是开关节点上的

高频振铃。

当高侧 FET打开时，从输入电容器

提供的电流会非常快速地

从 0 安培变为电感器的

任何电流值。

这一快速变化的电流实质上是

一个脉冲，它会在输入电容器

环路的寄生电感 LP1 和LP2 与标记为 CFET 的

低侧 FET寄生电容之间

产生谐振。

此谐振通常高达

数百兆赫兹，足以导致

会造成故障的共模噪声。

更糟糕的是，这种振铃并不

局限于开关节点。

由于高侧 FET在此振铃期间

处于开启状态，因此VIN 节点也会产生振铃。

VIN 节点通常噪声相对较低，

因此，布局中可能具有一个大面积暴露的 VIN 层，

而这可能会成为大量电容耦合和

开关振铃共模噪声的来源。

我们可以将低电感封装电容器

尽可能靠近 IC放置，直接连接到

VIN 和 PGND引脚，以便形成

尽可能小的环路，从而减少该振铃。

环路越小，则电感越低，

进而振铃能量更少。

遗憾的是，物理局限性

决定了这些电容器不能过于靠近，

而这就是集成电容器的用武之地。

集成电容器具有更小的寄生环路电感：

LP3。

这可以大大减少开关振铃中的能量，

从而显著改进数百兆赫兹范围内的

EMI 性能。

让我们看一些结果。

第一个结果显示了左侧

36 伏 6 安培HotRod 封装

降压转换器与右侧采用集成电容器的

同一器件中的开关节点在开关

振铃方面的差异。

振铃有所衰减，基本上未发生过冲。

这一结果在预测 EMI 性能

方面很有前景。

接下来，我们来看一些 EMI 图，

这显示了测试板上两个相同器件的同类比较

情况。

在 FM 频带的高端108 兆赫兹频率下，

我们看到没有电容器时的最大平均

测量值为 29dB微伏，而有电容器时

为 21dB 微伏，降低了 8dB 微伏，

改进非常大。

我们可以考虑减少甚至去除

输入 EMI 滤波器的器件，以达到相同的性能效果。

这张幻灯片就显示了这一点。

右侧的波形与上一张幻灯片相同，

但在左侧，我们向输入EMI 滤波器添加了铁氧体

磁珠。

我们仍观察到在有电容器的情况下实现了

2dB 微伏的改进。

这表明集成电容器

通过消除对大输入滤波器的需求，

可帮助减少成本和解决方案尺寸。

本视频系列中讨论的另一种 EMI 降低技术是

压摆率控制，它可以减少

开关节点的上升时间，从而以牺牲效率为代价

改善 EMI。

这里可以看到同类比较情况，

其中唯一的差异是右侧图中具有集成

电容器，而左侧图中

没有电容器，但它使用了

器件允许的最大压摆率

控制量。

在有集成电容器的情况下，我们仍然看到了

4dB 到 5dB 微伏的改进。

在使用压摆率控制来改善 EMI 的情况下，

可以转而使用集成电容器，

不仅能够保持出色的效率，

而且可以进一步改善 EMI 性能。

集成电容器的第三大优点是

有可能完全去除外部高频输入

电容器。

这是之前幻灯片上具有寄生电感 LP2 的

CIN_HF。

这张幻灯片显示了具有集成电容器的器件的 EMI 结果，

它采用典型的物料清单、原理图和

布局，并按照建议将两个 22 纳法

0402 陶瓷电容器放置在非常靠近 IC 的位置，

以实现最佳EMI 性能。

下一张幻灯片显示了去除这些

小型高频陶瓷电容器的

情况。

二者的差异几乎不易察觉。

我将来回翻页，您可以看一下。

在有无这些广泛使用的

输入电容器的情况下，

集成电容器的器件结果相差不超过几 dB。

根据所选择的布局和

电容器，该结果可能不总是类似，

但这一结果显示了这些集成电容器

真正的强大优势。

在本视频中，我们看到这些

集成电容器的加入可以降低输入 EMI 滤波器的

尺寸和成本。

它们可以减少或消除对压摆率控制的需求。

在某些情况下，它们甚至可以消除

小型高频输入

陶瓷电容器，或实现这些优点的组合。

就减少 EMI 来说，集成电容器是一种

真正强大的工具，而且使用它们

有可能通过很多方式改善

解决方案尺寸、成本和效率。

这段有关集成电容器 EMI 优势的视频

到此结束。

谢谢观看，请务必查看

我们的其他视频，了解有关优化 EMI 性能的更多

提示。

[嗖嗖声]

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大家好，欢迎观看 TI 的低 EMI 系列培训。

我是 Sam Jaffe，在这段简短的视频中，

我们将讨论集成电容器如何

帮您设计 EMI性能出众的系统。

顾名思义，集成电容器是指

置于降压 IC封装内的电容器。

但这对 EMI 有何帮助呢？

EMI 的一个主要来源是开关节点上的

高频振铃。

当高侧 FET打开时，从输入电容器

提供的电流会非常快速地

从 0 安培变为电感器的

任何电流值。

这一快速变化的电流实质上是

一个脉冲，它会在输入电容器

环路的寄生电感 LP1 和LP2 与标记为 CFET 的

低侧 FET寄生电容之间

产生谐振。

此谐振通常高达

数百兆赫兹，足以导致

会造成故障的共模噪声。

更糟糕的是，这种振铃并不

局限于开关节点。

由于高侧 FET在此振铃期间

处于开启状态，因此VIN 节点也会产生振铃。

VIN 节点通常噪声相对较低，

因此，布局中可能具有一个大面积暴露的 VIN 层，

而这可能会成为大量电容耦合和

开关振铃共模噪声的来源。

我们可以将低电感封装电容器

尽可能靠近 IC放置，直接连接到

VIN 和 PGND引脚，以便形成

尽可能小的环路，从而减少该振铃。

环路越小，则电感越低，

进而振铃能量更少。

遗憾的是，物理局限性

决定了这些电容器不能过于靠近，

而这就是集成电容器的用武之地。

集成电容器具有更小的寄生环路电感：

LP3。

这可以大大减少开关振铃中的能量，

从而显著改进数百兆赫兹范围内的

EMI 性能。

让我们看一些结果。

第一个结果显示了左侧

36 伏 6 安培HotRod 封装

降压转换器与右侧采用集成电容器的

同一器件中的开关节点在开关

振铃方面的差异。

振铃有所衰减，基本上未发生过冲。

这一结果在预测 EMI 性能

方面很有前景。

接下来，我们来看一些 EMI 图，

这显示了测试板上两个相同器件的同类比较

情况。

在 FM 频带的高端108 兆赫兹频率下，

我们看到没有电容器时的最大平均

测量值为 29dB微伏，而有电容器时

为 21dB 微伏，降低了 8dB 微伏，

改进非常大。

我们可以考虑减少甚至去除

输入 EMI 滤波器的器件，以达到相同的性能效果。

这张幻灯片就显示了这一点。

右侧的波形与上一张幻灯片相同，

但在左侧，我们向输入EMI 滤波器添加了铁氧体

磁珠。

我们仍观察到在有电容器的情况下实现了

2dB 微伏的改进。

这表明集成电容器

通过消除对大输入滤波器的需求，

可帮助减少成本和解决方案尺寸。

本视频系列中讨论的另一种 EMI 降低技术是

压摆率控制，它可以减少

开关节点的上升时间，从而以牺牲效率为代价

改善 EMI。

这里可以看到同类比较情况，

其中唯一的差异是右侧图中具有集成

电容器，而左侧图中

没有电容器，但它使用了

器件允许的最大压摆率

控制量。

在有集成电容器的情况下，我们仍然看到了

4dB 到 5dB 微伏的改进。

在使用压摆率控制来改善 EMI 的情况下，

可以转而使用集成电容器，

不仅能够保持出色的效率，

而且可以进一步改善 EMI 性能。

集成电容器的第三大优点是

有可能完全去除外部高频输入

电容器。

这是之前幻灯片上具有寄生电感 LP2 的

CIN_HF。

这张幻灯片显示了具有集成电容器的器件的 EMI 结果，

它采用典型的物料清单、原理图和

布局，并按照建议将两个 22 纳法

0402 陶瓷电容器放置在非常靠近 IC 的位置，

以实现最佳EMI 性能。

下一张幻灯片显示了去除这些

小型高频陶瓷电容器的

情况。

二者的差异几乎不易察觉。

我将来回翻页，您可以看一下。

在有无这些广泛使用的

输入电容器的情况下，

集成电容器的器件结果相差不超过几 dB。

根据所选择的布局和

电容器，该结果可能不总是类似，

但这一结果显示了这些集成电容器

真正的强大优势。

在本视频中，我们看到这些

集成电容器的加入可以降低输入 EMI 滤波器的

尺寸和成本。

它们可以减少或消除对压摆率控制的需求。

在某些情况下，它们甚至可以消除

小型高频输入

陶瓷电容器，或实现这些优点的组合。

就减少 EMI 来说，集成电容器是一种

真正强大的工具，而且使用它们

有可能通过很多方式改善

解决方案尺寸、成本和效率。

这段有关集成电容器 EMI 优势的视频

到此结束。

谢谢观看，请务必查看

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