工程师指南：理解开关稳压器中的热回路及其对EMC的影响

在设计开关电源时，电磁兼容性（EMC）问题始终是工程师必须面对的重要挑战。而在众多影响EMC性能的因素中，“热回路”（Hot Loop）尤为关键。本文将从技术角度深入解析热回路的定义、形成机制以及如何通过优化布局降低其带来的噪声干扰。

一、什么是“热回路”？

在开关稳压器中，功率MOSFET周期性地导通与关断，导致电流在某些路径上快速变化。这些路径构成了所谓的“热回路”。尽管该术语常被提及，但其本质并非一个完整闭合的电流回路，而是由多个瞬态电流路径组成的动态结构。

以典型的降压转换器为例，在高压侧MOSFET导通时，电流从输入电容流向开关节点；而在低压侧MOSFET导通时，电流则从接地端流回开关节点。这两个阶段分别构成两个独立的电流环路（图1）。由于这两条路径交替承载高频开关电流，它们共同组成了我们常说的“热回路”。

图1

二、热回路为何重要？

热回路之所以成为EMC设计的核心关注点，主要因为它具备以下特性：

高di/dt：开关瞬间电流变化率极高，易引发强磁场辐射；

寄生电感效应：PCB走线和元件引脚存在寄生电感，快速开关时会产生电压尖峰；

容性耦合：变化的电场可能耦合到邻近电路，造成串扰和传导噪声；

高频谐波成分丰富：容易产生超出EMC标准限值的辐射干扰。

因此，热回路面积越大，产生的电磁干扰（EMI）就越严重。优化热回路布局，是降低EMI、提升系统稳定性的有效手段。

三、热回路布局优化策略

为减小热回路的电磁影响，工程师应从以下几个方面入手：

1. 缩短热回路路径长度

尽量将输入旁路电容、功率MOSFET和电感等关键元件布置得尽可能靠近，以减少走线长度和寄生电感。

2. 减小环路面积

采用双面PCB时，可在底层铺设GND平面，并确保热回路信号层紧邻GND层，以形成低阻抗回路。

3. 对称布线设计

如ADI的Silent Switcher® 2技术所示，将热回路分为两个对称部分，可使产生的磁场相互抵消，从而显著降低辐射噪声。

4. 集成化封装技术

例如ADI的LT8609S，通过将输入电容集成进IC封装内部，大幅缩短热回路路径，实现超低EMI表现。

四、Silent Switcher® 2 技术实例分析

LT8609S是一款集成了Silent Switcher® 2架构的高性能同步降压稳压器，其关键技术特点包括：

宽输入电压范围：3V～42V；

支持高达2MHz的开关频率；

高效率（>93% @ 12VIN → 5VOUT/1A）；

超低静态电流（<2.5μA）；

内置旁路电容，显著缩小热回路尺寸；

支持扩展频谱调制，进一步抑制EMI峰值；

采用3mm x 3mm LQFN封装，节省空间。

借助这一技术，即使在非理想PCB布局下，也能实现优异的EMC性能，大大降低了工程师的设计难度。如需LT8609S产品规格书、样片测试、采购、BOM配单等需求，请加客服微信：13310830171。

五、结语

热回路虽不是物理意义上的闭环，却是影响开关电源EMC性能的关键因素之一。工程师在进行PCB布局时，应重点关注热回路路径的长度、面积及对称性，并结合先进封装技术和集成方案（如Silent Switcher® 2），以实现更高效、更稳定的电源系统设计。