许多工业和汽车应用使用同步降压转换器电源拓扑; 这些应用还需要低传导和辐射发射，以确保电源不会干扰共用同一总线的其他设备（输入电压[V IN ]）。例如，在汽车信息娱乐系统中，电磁干扰（EMI）可能导致汽车立体声系统中不需要的噪声。图1显示了同步降压转换器原理图及其开关节点波形。开关节点波形峰值上的振铃是高端MOSFET开关速度和高端和低端MOSFET以及印刷电路板（PCB）杂散电感和电容的函数。开关节点波形上的振铃是不希望的，因为它会增加低端MOSFET上的电压应力并产生EMI。
图1
同步降压转换器


为了确定图1中降压转换器的开关节点振铃与其产生的EMI之间的关系，我按照ComitéInternationalSpécialdesPerturbationsRadioélectriques（CISPR）25 Class 5进行了传导发射测试。图2显示了结果。测量数据显示降压转换器的传导发射在30MHz-108MHz频率范围内超过5级限制15dBμV。
图2
CISPR 25 Class 5,30MHz-108MHz，降压转换器V IN = 12V，V OUT = 3.3V，I OUT = 5A

降低EMI的第一步是减少开关节点振铃。有几种方法：第一种方法是减慢MOSFET的导通和关断时间，从而控制开关节点的上升和下降时间。您可以通过在MOSFET的栅极引线上添加串联电阻（R HO和R LO）来实现此目的; 请参见图3.第二个方法步骤是将一个缓冲器（R SUB和C SUB）从开关节点添加到地。缓冲电路在开关转换期间抑制寄生电感和电容。
图3
开启和关闭电路

使用上述方法减少开关节点振铃的另一种方法是使用LM5140-Q1汽车级合成同步降压控制器。LM5140-Q1的主要特性之一是摆率控制。通过固定驱动器的源极和吸收引线，您可以独立控制高端和低端MOSFET的导通和关断时间。

在低端底部MOSFET关断且高端顶部MOSFET导通期间，开关节点电压从地升至V IN。如果高端顶部MOSFET导通时间太快，则在此转换期间开关节点电压会出现过高的过冲。增加R HO电阻可降低高端MOSFET的驱动电流，从而减慢MOSFET的导通时间并有助于减少开关节点振铃。请注意，减慢高端MOSFET的关断时间会增加开关损耗。在低EMI和高端MOSFET的开关损耗之间选择R HO时，您需要进行权衡。低端MOSFET的损耗包括R DS（ON）损耗，死区时间损耗和MOSFET内部体二极管的损耗。在死区时间（高侧和低侧MOSFET关闭时），低侧MOSFET的内部体二极管传导电感电流。MOSFET的内部体二极管通常具有较高的正向压降，因此可以显着降低效率。减少低端MOSFET内部体二极管导通电流的时间可提高效率。使用压摆率控制，可以在LM5140-Q1驱动器输出（LO引脚）和低端MOSFET栅极之间插入一个电阻（R OL），以增加低端MOSFET关断所需的时间。减慢关断时间可缩短低端和高端MOSFET导通之间的死区时间，从而提高降压转换器的效率。减少同步降压的死区时间时，请确保高端和低端MOSFET不会同时导通。
图4
具有摆率控制的降压转换器开关节点波形

我使用LM5140-Q1控制器修改了图1所示的电源（参见图4）。使用压摆率控制可优化开关节点的上升和下降时间，从而消除开关节点振铃。下一步是运行CISPR 25 Class 5传导发射。我选择了这些摆率控制电阻值：R HO =10Ω，R HOL =0Ω，R LO=10Ω，R LOL =10Ω。我为此应用选择的电阻器是输出功率低于50W的任何应用的良好启动点。图5显示了传导发射测试的结果和总结。
图5
压摆率控制比较：CISPR 25 Class 5，V IN = 12V，V OUT = 3.3V，I OUT = 5A，无摆率控制（a）和压摆率控制（b）

采用具有摆率控制的LM5140-Q1降压转换器可将传导发射降低21dBμV。它还可以更好地控制开关节点的上升和下降，并消除了对缓冲电路的需求，这增加了电路的复杂性和成本。通过选择正确的摆率控制电阻值，您不仅可以降低EMI; 您还可以提高系统效率。

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