在設計開關(guān)電源時，電磁兼容性（EMC）問題始終是工程師必須面對的重要挑戰(zhàn)。而在眾多影響EMC性能的因素中，“熱回路”（Hot Loop）尤為關(guān)鍵。本文將從技術(shù)角度深入解析熱回路的定義、形成機制以及如何通過優(yōu)化布局降低其帶來的噪聲干擾。

一、什么是“熱回路”？

在開關(guān)穩(wěn)壓器中，功率MOSFET周期性地導通與關(guān)斷，導致電流在某些路徑上快速變化。這些路徑構(gòu)成了所謂的“熱回路”。盡管該術(shù)語常被提及，但其本質(zhì)并非一個完整閉合的電流回路，而是由多個瞬態(tài)電流路徑組成的動態(tài)結(jié)構(gòu)。

以典型的降壓轉(zhuǎn)換器為例，在高壓側(cè)MOSFET導通時，電流從輸入電容流向開關(guān)節(jié)點；而在低壓側(cè)MOSFET導通時，電流則從接地端流回開關(guān)節(jié)點。這兩個階段分別構(gòu)成兩個獨立的電流環(huán)路（圖1）。由于這兩條路徑交替承載高頻開關(guān)電流，它們共同組成了我們常說的“熱回路”。

圖1

二、熱回路為何重要？

熱回路之所以成為EMC設計的核心關(guān)注點，主要因為它具備以下特性：

高di/dt：開關(guān)瞬間電流變化率極高，易引發(fā)強磁場輻射；

寄生電感效應：PCB走線和元件引腳存在寄生電感，快速開關(guān)時會產(chǎn)生電壓尖峰；

容性耦合：變化的電場可能耦合到鄰近電路，造成串擾和傳導噪聲；

高頻諧波成分豐富：容易產(chǎn)生超出EMC標準限值的輻射干擾。

因此，熱回路面積越大，產(chǎn)生的電磁干擾（EMI）就越嚴重。優(yōu)化熱回路布局，是降低EMI、提升系統(tǒng)穩(wěn)定性的有效手段。

三、熱回路布局優(yōu)化策略

為減小熱回路的電磁影響，工程師應從以下幾個方面入手：

1. 縮短熱回路路徑長度

盡量將輸入旁路電容、功率MOSFET和電感等關(guān)鍵元件布置得盡可能靠近，以減少走線長度和寄生電感。

2. 減小環(huán)路面積

采用雙面PCB時，可在底層鋪設GND平面，并確保熱回路信號層緊鄰GND層，以形成低阻抗回路。

3. 對稱布線設計

如ADI的Silent Switcher? 2技術(shù)所示，將熱回路分為兩個對稱部分，可使產(chǎn)生的磁場相互抵消，從而顯著降低輻射噪聲。

4. 集成化封裝技術(shù)

例如ADI的LT8609S，通過將輸入電容集成進IC封裝內(nèi)部，大幅縮短熱回路路徑，實現(xiàn)超低EMI表現(xiàn)。

四、Silent Switcher? 2 技術(shù)實例分析

LT8609S是一款集成了Silent Switcher? 2架構(gòu)的高性能同步降壓穩(wěn)壓器，其關(guān)鍵技術(shù)特點包括：

寬輸入電壓范圍：3V～42V；

支持高達2MHz的開關(guān)頻率；

高效率（>93% @ 12VIN → 5VOUT/1A）；

超低靜態(tài)電流（<2.5μA）；

內(nèi)置旁路電容，顯著縮小熱回路尺寸；

支持擴展頻譜調(diào)制，進一步抑制EMI峰值；

采用3mm x 3mm LQFN封裝，節(jié)省空間。

借助這一技術(shù)，即使在非理想PCB布局下，也能實現(xiàn)優(yōu)異的EMC性能，大大降低了工程師的設計難度。如需LT8609S產(chǎn)品規(guī)格書、樣片測試、采購、BOM配單等需求，請加客服微信：13310830171。

五、結(jié)語

熱回路雖不是物理意義上的閉環(huán)，卻是影響開關(guān)電源EMC性能的關(guān)鍵因素之一。工程師在進行PCB布局時，應重點關(guān)注熱回路路徑的長度、面積及對稱性，并結(jié)合先進封裝技術(shù)和集成方案（如Silent Switcher? 2），以實現(xiàn)更高效、更穩(wěn)定的電源系統(tǒng)設計。