汽车DCDC EMI（中）之芯片 EMI 优化设计
上期回顾：汽车DCDC EMI（上）之噪声源分析
本期内容各位“攻城狮”朋友们，上一期我们分析了汽车 DCDC 的EMI两大噪声源，接下来让我们来讨论大家非常关心的汽车DCDC EMI优化。
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一个DCDC系统能够通过严苛的CISPR 25 ，离不开两点：
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需要一个EMI性能优秀的电源芯片
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丰富的系统EMI设计经验
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图1
本期我们将从芯片设计角度出发，讨论下DCDC具备哪些特点，EMI性能才比较优秀。
大家知道DCDC的两大噪声源是di/dt噪声和dv/dt噪声，今天我们还是从这两大噪声源出发，来讨论下芯片设计是怎样优化这两大噪声源的。
di/dt 共模噪声的优化前面的电源小课堂我们分析了，寄生电感Lp对di/dt高频共模噪声影响较大，Lp 越大，di/dt的高频共模噪声就越大，反之越小。
图2（点击图片放大）
那么Lp在电路中是怎么产生的呢？
大家知道，任何走线都会产生寄生电感，这个寄生电感包含两部分PCB走线Lpb 以及芯片封装Lpc，如下图:
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《汽车电子DCDC芯片的EMI优化设计》
图3
所以减小Lp ，其实就变成：怎样减小高频电流环的面积，方法如下：
01芯片同步设计
且Vin和GND 管脚要靠近
如图所示，将上下管集成到芯片里边去，同时Vin和GND pin 脚足够近：
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《汽车电子DCDC芯片的EMI优化设计》
图4
这样CIN电容可以非常靠近芯片的，高频电流环足够小，PCB走线带来的寄生电感Lpb也可以控制的较小。
例如，我们明星产品MPQ4572就是这样的设计：
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图5
看下MPQ4572的Layout，可以很方便地将高频环路，控制到红圈以内，寄生电感可以做到最小。
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图6
02第二芯片采用flip clip封装
减小内部寄生电感Lpc
常用的封装有两种方式：
-
一种是打线工艺，用金属线将晶圆和封装焊盘连接的方式，由于很长的Bonding线将产生很大的寄生电感
-
另一种是倒装工艺，采用铜柱子连接晶圆和封装引脚，铜柱子短且粗，寄生电感将大大降低
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图7
03芯片VIN/GND高频电流环对称设计
di/dt除了产生差模共模噪声外，还会产生近场磁场耦合问题，由于输入测试的线束上有寄生电感，di/dt产生的磁场，很容易耦合到输入线束上，从而产生EMI问题。
图8（点击图片放大）
为了优化近场磁场的耦合，可以将输入高频电流环对称设计。
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《汽车电子电源设计及EMI精讲》
图9
对称的高频电流环，电流向正好相反，产生的磁场方向也相反，磁场可以相互抵消，可以减小近场磁场的EMI耦合。我们的明星产品MPQ4436A的输入管脚就是对称设计的。
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图10
dv/dt 共模噪声的优化上一期电源小课堂我们分析了dv/dt产生的是一个共模噪声那么针对dv/dt共模噪声的抑制，比较好的办法是减小dv/dt了。
一般DCDC都有BST控制电路，可以利用BST电路来减小上管开通时间。BST 电路是用来给上管驱动供电的（上管Q1 Gate供电来自BST 电容），在BST 电容上串一个限流电阻，可以减小驱动电流，从而减缓上管开通速度。
图11（点击图片放大）
我们来看一个对比，不同上管开通时间，SW波形的变化，更缓的开关速度，不仅dt变大了，而且也减小了dv，从而dv/dt噪声将成倍数降低。
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《揭开DCDC EMI中Layout的“神秘面纱”》
图12
抖频威廉希尔官方网站 来优化EMI抖频威廉希尔官方网站 是将固定的开关频率按照一定的规律将频率分散在一定范围变化，这样可以减小基频以及倍频的EMI噪声。
我们来看看开抖频和关抖频，EMI测试的比较，抖频对传导全频段都有较大帮助。
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《揭开DCDC EMI中Layout的“神秘面纱”》
图13
综合以上讨论，如果一个电源芯片具备以下6点功能，这颗芯片的EMI性能将非常出色。当然，有些芯片不能同时具备以下6点，那么1/2/5是基础的要求：
1. 同步集成上下管2. VIN/GND pin 脚临近设计3. 采用倒装的封装工艺4. VIN/GND 高频电流环对称设计5. BST电路设计6. 抖频功能今天我们介绍了电源芯片本身跟EMI性能相关的特点，希望对大家选择车规级DCDC芯片时，有一定的帮助，我们下期将带来汽车DCDC 系统EMI优化设计， 请大家持续关注MPS电源小课堂。
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汽车DCDC EMI（上）之噪声源分析
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