Analysis of Emission Characteristics of DC/DC Converter by Component Placement

As electronic systems become smaller and more portable, the need for power conversion continues to increase. In addition, system stability must be ensured from switching noise due to power conversion efficiency and power conversion system miniaturization. Therefore, countermeasures to reduce switching noise during power conversion are essential. In this paper, a DC/DC buck converter circuit is constructed, and the characteristics of switching noise generated when changing the parts layout in a four-layer printed circuit board (PCB) structure with a reference plane are compared and analyzed. In addition, switching noise characteristics were compared and analyzed through simulations when the parts layout was different in a two-layer PCB structure from which the reference planes were removed. As a result, it was confirmed that the radiated emissions characteristic is reduced by 12dB and the conducted emissions characteristic decreased by 7dB to 8dB, according to the current return path in the four-layer PCB structure. Thus, it was confirmed that the noise characteristics can be improved according to the configuration of the current return path when the power conversion circuit is designed.

부품배치에 따른 DC/DC 컨버터의 Emission 특성분석

전자 시스템이 소형화, 이동성의 요구에 따라 전력 변환의 필요성이 계속 증가하고 있다. 또한 전력 변환에는 전력 효율과 함께 전력 변환시스템의 소형화를 위해 적용하는 스위칭에 의한 잡음으로부터 시스템 안정성이 보장되어야 한다. 따라서 전력 변환시 스위칭 잡음을 감소시킬 수 있는 대책이 필수적이다. 본 논문에서는 DC/DC Buck Converter회로를 구성하였고, reference plane을 갖는 4층 PCB 회로 구조에서 부품의 배치를 변경할 경우 발생하는 스위칭 잡음특성을 비교 분석하였다. 또한, Reference Plane을 제거한 양면 PCB회로 구조에서 부품 배치를 달리하였을 경우 스위칭 잡음 특성을 각각 시뮬레이션으로 비교 분석하였다. 그 결과 4층 PCB회로 구조에서는 Current return path에 따라 Radiated Emission 특성이 12dB, Conducted Emission 특성이 7~8dB 감소됨을 확인하였다. 또한 양면 PCB회로 구조에서는 Conducted Emission이 20~25dB 감소됨을 확인하였다. 이로써 전력 변환 회로를 설계할 경우 Current return path의 구성에 따라 잡음 특성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.