MAX16922汽車PMIC(電源管理IC)的布線準(zhǔn)則

MAX16922汽車PMIC(電源管理 IC)的布線準(zhǔn)則

該應(yīng)用筆記介紹了MAX16922汽車PMIC (電源管理IC)的布線準(zhǔn)則，能夠優(yōu)化器件性能，降低輻射。

概述

使用MAX16922等高頻開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器時(shí)，合理的PCB布線不僅提供干凈的電源輸出，還可大大節(jié)省解決EMI問(wèn)題的調(diào)試時(shí)間。本應(yīng)用筆記概述了相關(guān)電路設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，其中優(yōu)化布線可提供諸多好處。

基本布線原則

OUT1：盡量減小輸入電容(C1)、電感(L1)、二極管(D1)和輸出電容(C2)的環(huán)路面積。
OUT2：盡量減小輸入電容(C3)、電感(L2)和輸出電容(C5)的環(huán)路面積。
將電源地(第9引腳和二極管D1的陽(yáng)極)在靠近MAX16922下方裸焊盤處通過(guò)單點(diǎn)連接到其余地平面。這種連接方式可以降低耦合到器件誤差放大器的噪聲。
采用盡可能短和寬的引線。

優(yōu)化AC-DC 電流通路

MAX16922的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器是器件的最大輻射源。為了降低輻射，開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的無(wú)源元件布線非常關(guān)鍵。存在電流階躍的通路可看作是交流電流通路，將在開(kāi)關(guān)的通、斷周期內(nèi)有電流流過(guò)的通路去掉，即得到交流電流通路?？梢园言陂_(kāi)關(guān)的通、斷周期內(nèi)有電流流過(guò)的通路看作直流電流通路。

OUT1交流電流通路

DC-DC轉(zhuǎn)換器(OUT1)具有五個(gè)無(wú)源元件(C3、C5、C12、L1和D1)，它們直接連接在開(kāi)關(guān)電流通路。這五個(gè)元件對(duì)OUT1的輻射和性能有很大影響。圖1所示為開(kāi)關(guān)接通期間(內(nèi)部DMOS開(kāi)關(guān)導(dǎo)通)的電流通路。圖2所示為開(kāi)關(guān)斷開(kāi)期間(內(nèi)部DMOS開(kāi)關(guān)關(guān)斷)的電流通路。兩個(gè)電流通路的過(guò)度位于電流突變期間，可看作是交流電流通路(圖3)。優(yōu)化元件D1、C3和C5的布線對(duì)于提高性能最為重要，其次是L1和C12。

圖1. DMOS導(dǎo)通時(shí)的OUT1電流通路

圖2. DMOS斷開(kāi)時(shí)的OUT1電流通路

圖3. OUT1的交流電流通路給出了兩者的過(guò)度

OUT2交流電流通路

同步整流DC-DC轉(zhuǎn)換器(OUT2)具有三個(gè)無(wú)源元件(C10、C13和L2)，直接連接在開(kāi)關(guān)電流通路。與OUT1類似，這三個(gè)元件對(duì)OUT2的輻射和性能有很大影響。圖4和圖5所示為開(kāi)關(guān)通、斷期間的電流通路。圖6所示為兩個(gè)電流通路的過(guò)度，即最高di/dt。優(yōu)化元件C10的布線對(duì)于提高性能最為重要，其次是L2和C13。

圖4. PMOS導(dǎo)通時(shí)的OUT2電流通路

圖5. DMOS導(dǎo)通時(shí)的OUT2電流通路

圖6. OUT2的交流電流通路給出了兩者的過(guò)度

OUT1自舉電路的交流通路

DC-DC轉(zhuǎn)換器(OUT1)采用一個(gè)高邊DMOS器件，它需要一個(gè)比LX1引腳(DMOS的源極)電壓高出5V的電源。為了產(chǎn)生這個(gè)電壓，采用一個(gè)自舉電容連接到LX1和BST之間(圖7)。DMOS關(guān)斷期間，自舉電容(C4)由5V LSUP穩(wěn)壓器充電。LSUP輸出還用于誤差放大器供電。因此，須盡可能保持一個(gè)低噪的LSUP電源，以消除噪聲對(duì)誤差放大器的負(fù)面影響。最好的辦法是降低C4與MAX16922之間的引線電感。將C4盡可能靠近第19引腳(GND)和第17引腳(LSUP)放置，不要使用任何過(guò)孔。

圖7. OUT1自舉電容的交流通路

在LX節(jié)點(diǎn)增加緩沖

為了降低開(kāi)關(guān)噪聲，在不明顯影響電源效率的前提下，LX1的上升/下降時(shí)間應(yīng)盡可能慢。為了進(jìn)一步降低輻射，可以在LX1引腳增加一級(jí)RC衰減器，抑制LX1的振鈴。作為經(jīng)驗(yàn)值，推薦選用不超過(guò)330pF的電容，以確保不會(huì)顯著影響效率，它也是達(dá)到這一目的所需要的最小電容；建議使用2Ω電阻。圖13所示原理圖中，緩沖器為可選電路，由R2和C13構(gòu)成。

LX2的升/降時(shí)間比LX1快很多。因?yàn)長(zhǎng)X2與主輸入電源相隔離，通常不需要考慮傳導(dǎo)輻射問(wèn)題。但是，在一些案例中，LX2也會(huì)對(duì)其它器件和/或連接器引腳造成輻射。同樣可以在LX2增加一個(gè)緩沖器來(lái)降低輻射?？梢赃x擇同樣參數(shù)的元件，電容應(yīng)≤ 220pF，配合使用8Ω至20Ω的串聯(lián)電阻。

四層PCB布線實(shí)例

圖8至圖11給出了一個(gè)四層PCB的布線實(shí)例，滿足本應(yīng)用筆記提出的布線準(zhǔn)則。圖12標(biāo)注了開(kāi)關(guān)通、斷期間的交流、直流通路。

圖8. 頂層

圖9. 底層

圖10. 內(nèi)部第1層，電源地層。
圖10. 內(nèi)部第1層，電源地層。

圖11. 內(nèi)部第2層，地層。
圖11. 內(nèi)部第2層，地層。

圖12. 電流通路：黑色表示開(kāi)關(guān)導(dǎo)通期間；橙色表示開(kāi)關(guān)斷開(kāi)期間；紅色是兩者的過(guò)度。

主電源濾波

主電源的濾波也非常重要，它是降低器件傳導(dǎo)輻射的最后一個(gè)關(guān)鍵位置。對(duì)于MAX16922等高頻開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，傳導(dǎo)輻射通常發(fā)生在FM射頻波段(76MHz至108MHz)。為了降低輻射，可以針對(duì)該頻段增加一個(gè)高阻磁珠和/或諧振頻率高于108MHz的電感。

結(jié)論

對(duì)于MAX16922開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的關(guān)鍵無(wú)源元件進(jìn)行合理布線，能夠大大降低信號(hào)源的噪聲和輻射，在項(xiàng)目驗(yàn)證階段節(jié)省大量的時(shí)間和精力。

表1. 元件列表

Designation	Qty	Description
C1	1	47μF, 25V electrolytic capacitor
C2–C3	2	47nF, 50V ±10% X7R 0603 ceramic capacitors
C4	1	1μF, 10V ±10% X7R 0603 ceramic capacitor
C5	1	4.7μF, 50V ±10% X7R 1210 ceramic capacitor
C6	1	100nF, 10V ±10% X7R 0402 ceramic capacitor
C7	1	4.7μF, 10V ±10% X7R 1206 ceramic capacitor
C8–C9	2	2.2μF, 10V ±10% X7R 0805 ceramic capacitors
C10–C12	3	10μF, 10V ±10% X7R 1206 ceramic capacitors
C13	1	100pF, 50V ±10% X7R 0402 ceramic capacitor
R1	1	20kΩ ±1% 0402 resistor
R2	1	2Ω ±5% 0402 resistor
L1	1	4.7μH inductor
L2–L3	2	2.2 μH inductors
D1	1	MBR140SFT1 Schottky diode
D2	1	ES1D diode
U1	1	MAX16922ATPA/V+ quad-output PMIC

圖13. PCB布線原理圖

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布線(83974) 布線(83974)

評(píng)論

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什么是PMIC PMIC電源管理芯片典型應(yīng)用案例

什么是PMIC PMIC是power management IC的縮寫，中文是電源管理集成電路，主要特點(diǎn)是高集成度，將擁傳統(tǒng)的多路輸出電源封裝在一顆芯片內(nèi)，使得多電源應(yīng)用場(chǎng)景高效率更高，體積更小

2021-07-26 11:19:55

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ADI公司推出微小尺寸電源管理IC，將可穿戴和耳戴式設(shè)備的充電速度提高4倍

Analog Devices宣布推出MAX77659單電感多輸出（SIMO）電源管理IC （PMIC），集成開(kāi)關(guān)模式升/降壓充電器。

2021-10-11 15:47:47

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從汽車到可穿戴設(shè)備的設(shè)計(jì)都利用 PMIC 實(shí)現(xiàn)電源效率

2022-01-05 14:05:17

2021-2025年中國(guó)電源管理IC（PMIC）行業(yè)市場(chǎng)供需與戰(zhàn)略研究報(bào)告

電源管理IC（PMIC）市場(chǎng)的企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì) 該報(bào)告涉及的主要國(guó)際市場(chǎng)參與者有Qualcomm、TI、Dialog、ON Semi、NXP、Infineon、Renesas

2022-01-11 10:24:12

詳解電源管理芯片的選型指南

電源管理通過(guò)一定的電路拓?fù)?，將不同?b class="flag-6" style="color: red">電源輸入轉(zhuǎn)換成滿足系統(tǒng)工作需要的輸出電壓。電源直接影響著系統(tǒng)性能，而決定電源性能的關(guān)鍵元件是電源管理芯片(PMIC)，了解電源管理芯片(PMIC)的選擇準(zhǔn)則非常有必要。

2022-03-21 12:12:48

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電源管理IC的作用是什么

電源管理IC（Power Management Integrated Circuit，PMIC）是一種集成了多種功能的芯片，主要用于管理電源系統(tǒng)的電源轉(zhuǎn)換、電源管理、電源保護(hù)、電池充電和管理等方面

2023-02-18 15:16:38

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電源管理ic是多少納米的

電源管理IC（Power Management Integrated Circuit，PMIC）的制程工藝和芯片封裝等因素會(huì)影響其尺寸和性能，而制程工藝又是一個(gè)關(guān)鍵因素。目前，電源管理IC的制程工藝

2023-02-18 15:19:55

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常用的電源管理ic有哪些

電源管理IC（Power Management IC， PMIC）是一類專門用于管理電源的集成電路。常用的電源管理IC包括以下幾種：電池充電管理IC：用于控制電池充電，包括充電電流、充電電壓等參數(shù)

2023-02-18 15:21:16

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電源管理 IC有哪些？

電源管理 IC，簡(jiǎn)稱PMIC，是一種專門用于控制和管理電源的集成電路。它可以為電子設(shè)備提供各種功能，如電池充電、電源轉(zhuǎn)換、電源監(jiān)測(cè)、電源保護(hù)等。

2023-02-22 18:03:09

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布局指南及MAX16922 PMIC布局示例

當(dāng)使用MAX16922等高頻開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器時(shí)，良好的PCB布局將提供干凈的輸出電源，并在EMI室調(diào)試輻射問(wèn)題時(shí)節(jié)省大量時(shí)間。本應(yīng)用筆記概述了電路中優(yōu)化布局可帶來(lái)最大優(yōu)勢(shì)的一些關(guān)鍵領(lǐng)域。

2023-04-12 11:01:02

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pmic芯片作用是什么電源管理芯片（PMIC）選用準(zhǔn)則

PMIC芯片是指Power Management Integrated Circuit（電源管理集成電路）芯片，它是一種專門用于管理和控制電源的集成電路。它集成了多種電源管理功能，包括電源供應(yīng)、電池管理、充電管理、功耗管理等，為電子設(shè)備提供穩(wěn)定的電源，并對(duì)電池進(jìn)行管理和控制。

2023-07-19 16:23:37

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