1.前言

開關電源中電磁干擾 (EMI) 的起源可以追溯到功率金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET) 開關過程中產生的瞬態(tài)電壓 (dv/dt) 和電流 (di/dt)。 ） 設備。隨著對更大功率和更高開關頻率的需求不斷增長，在設備性能和滿足監(jiān)管要求方面解決 EMI 變得越來越具有挑戰(zhàn)性。開關電源產生的電磁干擾（EMI），按耦合通道來分，可分為傳導干擾和輻射干擾;按噪聲干擾源種類來分可分為尖峰干擾和諧波干擾。開關電源在工作過程中所產生的浪涌電流和尖峰電壓就形成了干擾源，工頻整流濾波使用的大電容充電放電、開關管高頻工作時的電壓切換以及輸出整流二極管的反向恢復電流都是這類干擾源。在本文中，我將概述用于電力電子設備的最廣泛使用的封裝類型及其對 EMI 的影響。

當今電力電子產品中使用了三種常見的封裝類型：

· 薄收縮小外形封裝 (TSSOP)。

· 四方扁平無引線 (QFN)。

· 引腳倒裝芯片 (FCOL QFN) 或 TI HotRod? 封裝。

2.TSSOP封裝

圖 1 是 TSSOP 和此類封裝設計中的主要構建塊的橫截面。如我們所見，集成電路 (IC) 安裝在引線框架上（主要使用某種類型的環(huán)氧樹脂），引腳從塑料外殼中伸出，從而實現(xiàn) IC 與印刷電路板 (PCB) 的連接。芯片使用金線、鋁線或銅線連接到引線框架。從這個橫截面可以看出，IC與PCB上某個點的連接由IC芯片（及其相應的寄生元件）組成；IC與引線框之間的引線鍵合連接；最后，IC 封裝和 PCB 之間的引線物理連接。連接路徑中的所有這些組件都有助于形成更高的電阻路徑，以及增加的寄生電感。

圖 1：TSSOP 封裝橫截面

問題是，所有這些 TSSOP 特性如何影響器件的 EMI 性能？增加的寄生電感將導致開關節(jié)點上更大的過沖。然而，封裝寄生元件只是整體情況的一部分；電路板布局也起著非常重要的作用。

圖 2 是示波器屏幕截圖，顯示了 TSSOP 中 DC/DC 轉換器上的開關節(jié)點波形。開關節(jié)點上增加的振鈴將對產生的 EMI 性能產生直接影響，使得滿足所需的 EMI 法規(guī)遵從性（例如，Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques [CISPR] 25 類 5 要求）更具挑戰(zhàn)性。觀察到的振鈴頻率在 150MHz-250MHz 范圍內。

圖 2：TSSOP 封裝的開關節(jié)點波形

3.QFN封裝

QFN 封裝的內部結構與 TSSOP 非常相似。圖 3 顯示了該封裝的簡化橫截面。IC 芯片的有源側使用引線鍵合連接到引線框架。QFN 封裝沒有將器件連接到 PCB 的引腳；它在引線框架上有連接焊盤。這種類型的封裝的主要優(yōu)點是易于組裝、良好的熱性能以及在封裝焊盤之間實現(xiàn)精細間距的能力。

圖 3：QFN 封裝橫截面

沒有帶引線的外部引腳會降低寄生電感/電阻。當觀察開關節(jié)點時，這在減少的過沖中是可見的（如圖 4 所示）。振鈴頻率與觀察到的引線設備的值明顯不同，通常在 200MHz-250MHz 范圍內。TI 的LM76002或LM76003等較新的器件采用這種封裝制造，圖 4 顯示了開關節(jié)點振鈴波形。

圖 4：QFN 封裝的開關節(jié)點波形

4.FCOL QFN（TI 將此封裝標記為 HotRod）

FCOL QFN 封裝旨在進一步減少開關節(jié)點振鈴（作為 EMI 的貢獻者之一）。在這種類型的封裝中，沒有將 IC 連接到引線框架的電線。焊料凸點放置在 IC 芯片上；然后將芯片翻轉并連接到引線框架。圖 5 是封裝橫截面。

圖 5：FCOL QFN 封裝橫截面

從開關節(jié)點振鈴的角度來看，由此產生的性能得到了顯著改善，因為沒有將 IC 連接到引線框架和 PCB 的電線。IC 與外部世界之間的連接更短且直接。毫不奇怪，當觀察開關節(jié)點波形時（在與 TSSOP 和 QFN 相同的條件下），開關節(jié)點振鈴顯著減少（幾乎完全沒有）。圖 6 顯示了LM53635器件上的開關節(jié)點振鈴。

圖 6：FCOL QFN 封裝的開關節(jié)點波形

根據(jù)我們所需的性能和應用限制，我們應該仔細考慮封裝類型這一重要的選擇標準。新一代器件在開關節(jié)點振鈴方面的性能顯著提高。