第一部分：输出电压噪声

输出电压波形中除了开关频率分量的纹波以外，还存在高频噪声分量，如图1所示。高频噪声是如何形成的呢？主要是由电路中的寄生参数造成的。在实际电路中，PCB走线存在寄生电感和电阻，输入输出电容会引入寄生电感和电阻，两个不同电位的平面之间会形成寄生电容。以Buck电路为例，上下管切换的瞬间，输入回路中的寄生电感与开关管的输出电容谐振。因此，开关节点SW在上升和下降沿会产生高频振荡，且寄生参数越大，振荡的幅度也越大，甚至损坏开关管。该高频振荡会通过SW节点与输出VOUT之间的寄生电容耦合到输出电压，也就是输出电压中的高频噪声。

 


图1. Buck电路的寄生参数

 

第二部分：输出电压噪声的抑制

了解高频噪声的来源和耦合途径，可以帮助我们有针对性地抑制输出电压噪声。下面分别介绍如何通过噪声源和耦合途径来抑制输出电压噪声。

 

针对噪声源，有如下几种抑制方法：

1. PCB布板时尽量减小输入高di/dt回路
Buck电路的输入回路由输入电容CIN, 上管HS和下管LS组成。HS和LS的开关动作导致输入环路电流的非连续性，引起SW电压的振荡。输入环路越大，振荡越严重，开关管的电压应力越大。将输入电容尽可能靠近HS和LS，保证输入环路尽最小，可有效降低开关节点SW的振荡，如图2所示。

 


图2. 输入电容位置对输出电压噪声的影响

 

2. 使用TI HotRod 封装产品
HotRod 封装技术将芯片内部的die倒置，通过铜柱直接连接die 和lead frame，消除了使用wire bond引入的寄生电感，减小SW节点的振荡，例如LMR33630。另外，如图4所示，HotRod封装有两个电源VIN引脚和两个接地GND引脚，分别位于封装的两端。这种引脚分配可以减少VIN和GND回路造成的寄生环路电感。如果在器件的两边都有对称布局的输入电容，等效寄生回路电感则会减半（两个相等的并联电感）。这可以有效地减少高的di/dt 产生的噪声，相当于高频滤波