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多层陶瓷电容器(MLCC)的价格在曩昔几年急剧上涨，究其原因，与轿车、工业、数据中心和电信职业运用的电源数量添加有关。陶瓷电容被用在电源输出端，用于下降输出纹波，以及操控由于高压摆率加载瞬变而导致的输出电压过冲和欠冲。输入端则要求陶瓷电容进行解耦和过滤EMI，这是由于在高频率下，它具有低ESR和低ESL。
为了进步工业和轿车体系的功用，需求将数据处理速度进步几个等级，并且在微处理器、CPU、片上体系(SoC)、ASIC和FPGA上集成更多耗电器材。这些杂乱的器材类型需求多条稳压电轨：一般是内核0.8 V，DDR3和LPDDR4别离1.2 V和1.1 V，外设和辅佐组件别离为5 V、3.3 V和1.8 V。降压（降压型）转化器被广泛用于调理电池或直流总线供给的电源。
例如，轿车中的高档驾驶员辅佐体系(ADAS)产品组合大幅提升了陶瓷电容的运用率。跟着电信职业开端选用5G技能，也需求用到高功用电源，这也会明显添加陶瓷电容的运用率。内核的电源电流从几安培添加到几十安培，且严厉管控电源纹波、负载瞬变过冲/欠冲和电磁搅扰(EMI)，这些都需求额定的电容。
例如，轿车中的高档驾驶员辅佐体系(ADAS)产品组合大幅提升了陶瓷电容的运用率。跟着电信职业开端选用5G技能，也需求用到高功用电源，这也会明显添加陶瓷电容的运用率。内核的电源电流从几安培添加到几十安培，且严厉管控电源纹波、负载瞬变过冲/欠冲和电磁搅扰(EMI)，这些都需求额定的电容。
更高的电源作业（开关）频率能够下降瞬变对输出电压形成的影响，下降电容需求和全体解决计划的尺度，可是更高的开关频率往往会导致开关损耗添加，下降全体功率。能否在先进的微处理器、CPU、SoC、ASIC和FPGA需求极高的电流时，防止这种取舍并满意瞬变要求？
ADI公司的Linear™ 单芯片 Silent Switcher® 2 降压稳压器系列协助完成紧凑的解决计划尺度、高电流才能和高功率，更重要的是，还具有超卓的EMI功用。LTC7151S单芯片降压稳压器运用Silent Switcher 2架构来简化EMI滤波器规划。谷电流形式能够下降输出电容需求。咱们来看看合适SoC的20 V输入至1 V、15 A输出解决计划。
面向SoC的20 V输入、15 A解决计划
图1所示为合适SoC和CPU功率运用的1 MHz、1.0 V、15 A解决计划，其间输入一般为12 V或5 V，或许在3.1 V至20 V之间动摇。只需求输入和输出电容、电感、几个小型电阻和电容即会组成完好的电源。此电路易于修正，以生成其他输出电压，例如1.8 V、1.1 V和0.85 V，一直到0.6 V。输出电轨的负回流（至 V–引脚）使得其能够对负载邻近的输出电压施行长途反应检测，最大极限下降板途径的压降导致的反应差错。
图1所示的解决计划运用LTC7151S Silent Switcher 2稳压器，该稳压器选用高功用集成式MOSFET，以及28引脚散热增强型4 mm × 5 mm × 0.74 mm LQFN封装。经过谷电流形式施行操控。内置维护功用，以最大极限削减外部维护组件的数量。
顶部开关的最短导通时刻仅为20 ns（典型值），能够在极高频率下直接降压至内核电压。热办理功用支撑牢靠、继续地供给高达15 A的电流、20 V的输入电压，无散热或气流，因而十分合适电信、工业、交通运输和轿车运用领域的SOC、FPGA、DSP、GPU和微处理器运用。
LTC7151S具有广泛的输入规模，能够用作一级中心转化器，支撑多个下流负载点或LDO稳压器在5 V或3.3 V时到达最高15 A。
运用最小的输出电容，满意严厉的瞬变标准
一般来说，会扩展输出电容，以满意回路安稳性和负载瞬态呼应要求。关于为处理器供给内核电压的电源，这些要求特别严厉，有必要超卓地操控负载瞬变过冲和欠冲。例如，在负载阶跃期间，输出电容有必要介入，当即供给电流来支撑负载，直到反应回路将开关电流增高到足以接收。一般来说，能够经过在输出端装置很多多层陶瓷电容来按捺过冲和欠冲，在快速负载瞬变期间满意电荷存储要求。
别的，进步开关频率也能够改进快速回路呼应，但这会增大开关损耗。
还有第三种选项：支撑谷电流形式操控的稳压器能够动态改动稳压器的开关 TON和TOFF时刻，以满意负载瞬变需求。如此，能够大幅下降输出电容，以满意快速瞬变时刻。图2所示为LTC7151S Silent Switcher稳压器立时呼应4 A至12 A负载阶跃和8 A/µs压摆率之后的成果。LTC7151S选用受控导通时刻(COT)谷电流形式架构，支撑开关节点在4 A至12 A负载阶跃瞬变期间紧缩脉冲。在上升沿发动约1 µs之后，输出电压开端康复，过冲和欠冲则约束在46 mV峰峰值。图2a中所示的3个100 µF陶瓷电容足以满意典型的瞬变标准要求，如图2b所示。图2c显现负载阶跃期间的典型开关波形。
3 MHz高效降压型稳压器可用于狭小空间
LTC7151S选用4 mm × 5 mm × 0.74 mm封装，其间集成了MOSFET、驱动器和热回路电容。让这些组件互相接近能够下降寄生效应，以便快速开关这些开关，且坚持很短的死区时刻。开关的反并联二极管的导通损耗也大大下降。集成式热回路解耦电容和内置补偿电路也能够协助下降规划杂乱性，最大极限减小解决计划的整体尺度。
如前所述，顶部开关的20 ns（典型）最短距离答应在高频率下完成极低的占空比转化，使得规划人员能够运用极高频率操作（例如3 MHz）来下降电感、输入电容和输出电容的巨细和值。极为紧凑的解决计划适用于空间有限的运用，例如轿车和医疗运用领域的便携式设备或仪器仪表。运用LTC7151S时，能够不运用大体积散热组件（例如电扇和散热器），这是由于LTC7151S支撑高功用功率转化，即便在极高频率下也是如此。
图3显现在3 MHz开关频率下运转的5 V至1 V解决计划。伊顿供给的小尺度100 nH电感和3个100 µF/1210陶瓷电容一同，供给适用于FPGA和微处理器运用的纤薄紧凑型解决计划。功率曲线如图3b所示。在室温下，全负载规模内温度上升约15°C。
Silent Switcher 2技能协助完成超卓的EMI功用
运用15 A运用满意现已发布的EMI标准（例如CISPR 22/CISPR 32传导和辐射EMI峰值限值），或许意味着多个迭代板旋转，触及在解决计划尺度、总功率、牢靠性和杂乱性之间取舍。传统办法经过减慢开关边缘和/或下降开关频率来操控EMI。这两种办法都会发生不良的影响，例如功率下降，最短接通和关断时刻添加，以及增大解决计划尺度。杂乱、大尺度的EMI滤波器或金属屏蔽等强力EMI消除计划在所需的电路板空间、组件和安装方面添加了很多本钱，并使热办理和测验杂乱化。
运用15 A运用满意现已发布的EMI标准（例如CISPR 22/CISPR 32传导和辐射EMI峰值限值），或许意味着多个迭代板旋转，触及在解决计划尺度、总功率、牢靠性和杂乱性之间取舍。传统办法经过减慢开关边缘和/或下降开关频率来操控EMI。这两种办法都会发生不良的影响，例如功率下降，最短接通和关断时刻添加，以及增大解决计划尺度。杂乱、大尺度的EMI滤波器或金属屏蔽等强力EMI消除计划在所需的电路板空间、组件和安装方面添加了很多本钱，并使热办理和测验杂乱化。
LTC7151S前端选用简略的EMI滤波器，在EMI测验室中承受测验，经过了CISPR 22/ CISPR 32导通和辐射EMI峰值限值认证。图4显现1 MHz、1.2 V/15 A电路的原理图，图5显现吉赫兹横电磁波(GTEM)电池的辐射EMI CISPR 22的测验成果。
定论
智能电子、自动化和传感器在工业和轿车环境中的遍及，进步了对电源数量和功用的要求。特别是低EMI，已成为愈加重要的要害电源参数考量要素，除此以外，还包含小解决计划尺度、高功率、热功用、稳健性和易用性等惯例要求。
LTC7151S运用ADI公司Power by Linear部的Silent Switcher 2技能，尺度紧凑，能够满意严厉的EMI需求。LTC7151S支撑谷电流形式操控和高频率操作，能够动态改变TON和TOFF时刻，简直当即自动支撑负载瞬变，因而能够运用更小的输出电容和快速呼应。具有集成MOSFET和热办理功用，能够安稳牢靠地从高达20 V的输入规模继续供给高达15 A电流。
