摘要
本应用说明阐述了在降压变换器模块中内置热环路多层陶瓷电容 (MLCC) 所具有的电磁兼容性 (EMC) 优势。MPQ4323M-AEC1 是一款降压变换器模块，该器件仅需配置三个外部 EMC 滤波器元件即可满足 CISPR25 Class 5标准。相较于需与外部热环路 MLCC 配合使用的降压开关变换器模块MPQ4323M-AEC1 ，集成 MLCC 的降压变换器模块 MPQ4323M-AEC1 具有 EMC 性能更优、电路板空间更小且开发时间更短等诸多优势。
简介
本应用说明阐明了 MPQ4323M-AEC1 的优势。 MPQ4323M-AEC1 是一款具有42V 负载突降容限、低静态电流(IQ)并集成热环路MLCC 的3A同步降压变换器。MPQ4323M-AEC1 采用的封装技术在引线框架上集成了内部 100nF 热环路 MLCC，它仅需配置三个外部 EMC 滤波器元件即可满足 EMC 标准 CISPR25 Class 5。本文将对MPQ4323M-AEC1 的特性与 MPQ4323C-AEC1 进行比较；MPQ4323C-AEC1 是一款具有42V 负载突降容限、采用外部热环路 MLCC 的3A同步降压变换器。
MPQ4323M-AEC1 “M”：具有内部热环路 MLCC
内部热环路 MLCC 和三个 EMC 滤波器元件
图 1 显示了 MPQ4323M-AEC1 的引脚排列，它内置0402 封装的100nF 热环路 MLCC。VIN 和 PGND 引脚位于靠近开关 MOSFET 的引线框架上，MLCC 和 MOSFET 之间的连接也尽可能的短。
图 1：带内部热环路 MLCC 的 MPQ4323M-AEC1
热环路 MLCC 能够承载高频电流。但MLCC 和 MOSFET 之间的寄生电感会产生不需要的高频电压，通常称为尖峰；根据 IC 和封装的不同，这些尖峰呈现为 200MHz 至 1GHz 之间的谐振频率正弦波。MLCC 和 MOSFET 之间的短距离可以减少寄生电感，从而降低谐振幅度。
MLCC 与 MOSFET 之间的短距离可以最小化辐射发射 (RE)，其原因有二：
- 较低寄生电感可降低谐振幅度，从而降低尖峰幅度
- 较短的走线可降低走线作为天线辐射的能力。
这两个因素综合起来赋予了 MPQ4323M-AEC1 在 EMC方面的优势。
图 2 显示了 MPQ4323M-AEC1 的原理图，它仅需三个外部 EMC 滤波器元件即可符合 CISPR25 Class 5标准。
图 2：带三个 EMC 滤波器元件的 MPQ4323M-AEC1
MPQ4323M-AEC1 三个 EMC 元件的辐射
MPQ4323M-AEC1 仅采用三个外部 EMC 元件即可符合 CISPR25 Class 5 标准，与标准降压变换器相比，其BOM 成本明显降低。
带三个 EMC 元件的MPQ4323M-AEC1 “M”的传导辐射
图 3 显示了 2.2MHz 基频(fSW)的传导辐射 (CE) 和相应的谐波。FM 无线频段的辐射较少，与极限值之间有较大的裕度。灰色曲线是在 MPQ4323M-AEC1 关闭无辐射的情况下测试设备上的噪声水平。
图 3：带三个 EMC 元件的 MPQ4323M-AEC1 的 CE 接地测量
图 4 显示了电源线上的 CE，例如接地 CE 测量。通过150kHz 最低频率的能力取决于低频 EMC 滤波器、C13 和 C9，以及 2.2µH 电感 (L2)。通常，使用 22µF 电容可将电路中的 C9 降低至 10µF，从而降低 BOM 成本。
图 4：带三个 EMC 元件的 MPQ4323M-AEC1 的 CE 电源测量
带三个 EMC 元件的 MPQ4323M-AEC1 “M”的单极辐射发射
图 5 显示了使用接地平面天线进行的单极RE 测量，接地平面天线与限制线之间保有足够的距离。单极测量通常会因开关电感而失真。
图 5：带三个 EMC 元件的 MPQ4323M-AEC1 的单极 RE 测量
EMC 滤波电感 (L2) 采用高度为 1.5mm 的扁平封装；建议采用扁平封装，因为其辐射的垂直能量较少。开关电感 (L1) 的封装高度为 2.5mm；可能的条件下，建议电感也选择扁平封装，以通过垂直单极 RE 测量。
带三个 EMC 元件的 MPQ4323M-AEC1 “M”的双锥辐射发射
图 6 显示了水平 RE 双锥天线测量。天线极化对来自 2 米电源线束的 RE 敏感，该电源线束与天线平行并水平放置。该 2米线束在 90MHz 和 160MHz 处产生典型谐振。增加或减少两个峰值的线束长度将改变频率。线束自谐振可由被测设备 (DUT) 产生的小噪声信号激发。
图 6：带三个 EMC 元件的 MPQ4323M-AEC1 的水平 RE 双锥天线测量
图 7 显示了垂直 RE 双锥天线测量，其中垂直天线极化对线束上产生的 RE 不敏感。
图 7：带三个 EMC 元件的 MPQ4323M-AEC1 的垂直 RE 双锥天线测量
带三个 EMC 元件的 MPQ4323M-AEC1 “M” 的对数周期辐射发射
图 8 显示了 860MHz 的 RE 峰值。开关节点为 EMC 滤波器网络和热环路中的 RE 提供激励。MPQ4323M-AEC1 在 860MHz 处以谐振响应。添加更多 EMC 滤波器元件可以降低该860MHz 峰值。
图 8：带三个 EMC 组件的 MPQ4323M-AEC1 的水平 RE 对数周期测量
图 9 显示了低于限值的800MHz RE 峰值。
图 9：带三个 EMC 元件的MPQ4323M-AEC1的垂直 RE 对数周期测量
带三个 EMC 组件的MPQ4323M-AEC1 “M”的喇叭辐射发射
图 10 显示了水平极化喇叭天线的 RE 测量。
图 10：带三个 EMC 组件的MPQ4323M-AEC1 的喇叭水平 RE 测量
图 11 显示了垂直极化喇叭天线的 RE 测量，测量结果与测试设备本底噪声的灰色曲线一致。
图 11：带三个 EMC 组件的MPQ4323M-AEC1的喇叭垂直 RE 测量
