布景信息
开关稳压器因为尺度、输出灵活性和功率优势，成为许多电源转化电路的盛行挑选。视运转条件的不同而不同，这类电源的转化功率现在可以到达 98% 的水平。可是，虽然有这些优势，这类电源有必要在其他参数上做出退让，其间最难的一个便是噪声。
不过，什么是开关稳压器的“噪声”? 为了更好地了解这个术语，让咱们从开关办法电源发生宽带谐波能量这一现实下手。这种人们不想要的能量以两种办法呈现，即辐射和传导，在业界，它们一般被称为“噪声”。可是，这个称号的确不行精确，因为开关稳压器的输出“噪声”底子就不是噪声，而是直接与稳压器的开关切换有关的、自可是然剩下的高频重量。这种现象的正确叫法是电磁辐射，或许更常见的叫法是 EMI。并且，的确，EMI 有辐射和传导两种办法。
已然在许多电路运用中，要完结最佳功能，无噪声、杰出稳压的电源十分重要，那么可以下降在这种转化进程必定存在的噪声也就十分重要了。下降噪声的一种明显办法是运用线性稳压器。可是，虽然线性稳压器供给噪声很低的电源轨，可是在高降压比时，其转化功率欠安，这在大输出电流运用中，或许导致规划呈现热量问题。
相应地，开关稳压器一般比线性稳压器的转化功率高，因而当终究运用需求大输出电流时，开关稳压器的热量规划会更简略。人们可以很好地了解，在决议简直一切电源胜败时，组件挑选和电路板布局发挥了十分重要的作用。这些方面决议了运转时的 EMI 和热量体现。对外行而言，开关电源布局或许看似魔法，但实际上，在规划初期，这常常是被忽视的一个根本方面。已然总是有必要满意运转时的 EMI 要求，那么对电源运转稳定性有优点的事，一般对下降 EMI 辐射也是有优点的。此外，从一开端就确认一个杰出的布局，不会给规划添加任何本钱，并且实际上，因为无需 EMI 滤波器、机械屏蔽、EMI 测验时刻和无数次修正电路板，因而还有或许节省了本钱。
别的，在一个规划中选用多个开关办法 DC/DC 稳压器以发生多个轨时，假如这些稳压器并联，以均分电流并供给更大的输出功率，那就有或许加剧噪声引起的潜在搅扰问题。假如一切稳压器都以一个类似的频率运转 (切换)，那么电路中多个稳压器合起来发生的能量就有或许会集在一个频率邻近。这种能量的存在或许会成问题，特别是假如印刷电路板 (PCB) 上其他 IC 以及其他体系电路板彼此靠得很近而易于遭到这种辐射能量影响时。在工业和轿车体系中，这特别有或许形成费事，因为这类体系都是密布摆放的，并且十分接近电噪声源，例如机械切换的电理性负载、PWM 驱动功率输出、微处理器时钟和触点切换。此外，假如以不同频率切换，那么互调重量有或许混叠到灵敏频段中。
开关稳压器辐射
在工业、医疗和轿车环境中，散热少、功率高对运用很重要，因而一般用开关稳压器替代换线性稳压器。此外，开关稳压器一般是输入电源总线上的第一个有源组件，因而对整个产品规划的EMI功能有很大的影响。
传导辐射依靠于连接到产品上的导线和走线。已然噪声局限于规划中的特定端子或连接器，那么如上面现已说到的那样，在开发进程中，常常可以经过杰出的布局或滤波器规划，相对较早地保证满意传导辐射要求。
辐射 EMI 则彻底是另一回事。电路板上带着电流的一切东西都辐射电磁场。电路板上的每一条走线都是天线，每一个铜平面都是谐振器。除了纯正弦波或 DC 电压，任何信号都发生遍及信号频谱的噪声。即便进行了细心规划，在体系进行测验之前，电源规划师也从不会真实知道辐射 EMI 有多严峻。而直到规划根本完结，才会正式进行辐射 EMI 测验。
滤波器常常用来下降 EMI，下降某个频率或某个频率规模内的搅扰强度。经过添加金属屏蔽和磁屏蔽，可以衰减经由空间辐射的那部分能量。经过添加铁氧体珠和其他滤波器，可以降伏依靠 PCB 走线的那部分能量 (传导辐射)。EMI 不或许彻底消除，可是可以衰减到其他通讯、信号处理和数字组件可接受的水平。此外，为了保证契合工业和轿车体系要求，几家监管组织执行了一些规范。
选用外表贴装技能的新式输入滤波器组件比通孔式组件功能高。可是，这种改善却抵不过今日高频开关稳压器日益进步的要求。在更高的作业频率上要求十分短的最短接通和断开时刻，导致因开关转化更快而带来更高次谐波重量，因而增大了辐射噪声。不过，要取得更高的转化功率，就需求这样高的开关速度。开关电容器充电泵没有这种问题，因为这种充电泵以低得多的开关频率作业，并且最重要的是，可以容许较慢的开关切换而不会下降功率。
娴熟的 PCB 规划师会规划很小的热环路，并使屏蔽接地层尽或许接近激活层。可是，要在去耦组件中存储足够的能量，对器材引脚布局、封装结构、热规划和封装尺度就会有必定的要求，这些要求决议了最小热环路尺度。使问题愈加杂乱的是，在典型平面印刷电路板中，走线之间高于 30MHz 的磁性或变压器型耦合将削弱一切滤波作用，因为谐波频率越高，不期望的磁耦合就越有用。
处理 EMI 问题的另一种计划
已尝试过真实处理 EMI 问题的办法是，针对整个电路选用屏蔽盒，即便这样，屏蔽也不能彻底防止对盒内灵敏电路的耦合。当然，这进步了本钱、增大了所需电路板空间、使热量办理和测验愈加困难并添加了额定的拼装费用。另一种常常运用的办法是下降开关速度。这种办法会发生一些不期望的效应，即下降功率，延伸最短接通 / 断开时刻以及相关的阻滞时刻，因而下降了潜在的电流操控环路速度。
几年前，凌力尔特公司推出了 LT8614 Silent Switcher® 稳压器，该器材无需运用屏蔽盒，就可供给所期望的屏蔽盒作用，一起还消除了上述许多缺陷。可是，在某些噪声运用中，因为相关的 EMI 辐射，电源规划师便是不喜欢运用根据电感器的稳压器。一起，因为相对低的转化功率和需求散热器，线性稳压器 (即 LDO) 也有或许被扫除在外。成果，规划师们转向了另一种常见和称为充电泵的办法。
充电泵现已呈现几十年了，它们供给 DC/DC 电压转化，用开关网络给两个或更多电容器充电和放电。根本充电泵开关网络在电容器的充电和放电状况之间切换。如图 1 所示，C1 是“起浮电容器”，运送电荷，C2 是“存储电容器”，保存电荷，并对输出电压滤波。添加“起浮电容器”和开关阵列会完结多种优点。
图 1：一个电压反相器的简化充电泵方框图
当开关 S1 和 S3 接通或断开时，开关 S2 和 S4 断开或接通，输入电源给 C1 充电。鄙人一个周期中，S1 和 S3 断开，S2 和 S4 接通，电荷传送到 C2，发生 VOUT = -(V+)。
不过，直到最近，充电泵一向供给有限的输入和输出电压规模，这约束了它们在工业和轿车运用中的运用，在这类运用中，高达 40V 或 60V 的输入是常见的。不过，跟着凌力尔特公司推出高压充电泵，这种状况现在现已改变了。
高压充电泵
LTC3245 是一款降压-升压型稳压器，丢掉了传统上运用的电感器，而选用了一个开关电容器充电泵。其输入电压规模为 2.7V 至 38V，可在没有反应分压器的状况下运用，以发生 3.3V 或 5V 这两个固定输出电压之一，或许经过反应分压器设定为 2.5V 至 5.5V 规模内的任何输出电压。最大输出电流为 250mA。LTC3245 可以调理高于或低于输入电压的输出电压，然后可以满意轿车冷车发起需求。参见图 2 的完好原理图。
图 2：LTC3245 原理图，从 2.7V 至 38V 输入供给固定 5V 输出
这个充电泵用 12V 电源供给 5V/100mA 输出时，能完结 80% 的功率，这简直是线性稳压器的两倍，然后有或许防止像带散热器的 LDO 那样高之空间和本钱要求。该充电泵满负载时功耗简直低 LDO 三倍。参见图 3 的 LTC3245 功率和功耗曲线。
图 3：12V 输入至 5V 输出时，LTC3245 功率 / 功耗曲线
EFFICIENCY：功率
5VOUT Efficiency vs Output Current：5VOUT 时，功率随输出电流的改变
LTC3245 还具有超卓的辐射和传导 EMI 功能，如图 4a 和 4b 所示。这些丈量成果是在一个契合 CISPR22 和 CISPR25 要求的微型容器中得出的。正如可以看到的那样，恰当地去耦合今后，在满意政府的辐射和传导 EMI 监管法规要求方面，LTC3245 不会发生任何问题。
图 4：LTC3245 的辐射 (a) 和传导 (b) EMI
AMPLITUDE：起伏
CISPR22 CLASS B LIMIT：CISPR22 CLASS B 约束
FREQUENCY：频率
DETECTOR = PEAK HOLD：检测器 = 峰值坚持
SWEEP TIME：扫描时刻
10 SWEEPS：10 次扫描
# OF POINTS：点数
CISPR25 CLASS 3 BROADBAND LIMIT：CISPR25 CLASS 3 宽带约束
LOAD = 240Ω WITH 33µF ELECTROLYTIC CERAMIC INPUT CAP：
负载 = 240Ω 以及 33µF 电解质和陶瓷输入%&&&&&%器
DETECTOR = PEAK：检测器 = 峰值
在许多工业、医疗和轿车运用中，运算放大器、驱动器和传感器等电子产品常常需求双极性电源。不过，罕有可用于负载点处的双极性电源。因为这种需求以及因为短少简洁易用的处理计划，凌力尔特公司开发了 LTC3260。
LTC3260 是一款负输出充电泵 DC/DC 转化器，具有两个低噪声 LDO 稳压器跟从器，可用单一 4.5V 至 32V 输入电源发生正和负电源，如图 5 的完好原理图所示。该器材可以在高功率突发办法 (Burst Mode®) 运转和低噪声恒定电流频率办法之间切换，然后答应规划师针对运用做出最佳权衡。
LTC3260 可用反相输入电压在充电泵输出 VOUT 端供给高达 100mA 电流。这个 VOUT 还作为负 LDO 稳压器 LDO- 的输入电压。充电泵频率可用单个电阻器在 50kHz 至 500kHz 规模内调理。LTC3260 的每个 LDO 都可支撑高达 50mA 的负载。并且，每个 LDO 在 50mA 时都有 300mV 压差电压，输出电阻器分压器网络可用来设定输出电压。当两个稳压器都制止时，停机静态电流仅为 2µA。
图 5：12V 输入电源至 ±5V 输出
定论
众所周知，在规划之初，关于工业、医疗和轿车环境的 EMI 问题需求严加留意，以保证一旦体系完结，可以经过 EMI 测验。直到现在停止，尚没有一种必定成功的办法，能保证经过挑选恰当的电源 %&&&&&% 而在最终轻松地经过 EMI 测验，除了功率十分低的体系。
凌力尔特公司最近推出了低 EMI 稳压器和 DC/DC 转化器，包含一个广泛的线性稳压器系列以及 LT86xx Silent Switcher 降压型转化器。现在，咱们日益扩展的高压充电泵系列供给了第三种挑选。与线性稳压器比较，这类产品供给高得多的功率和低得多的功耗，并且不需求应对与开关稳压器有关的补偿、布局、磁场和 EMI 问题。
