在注重热耗散和功率的场合中,人们会用开关稳压器代替线性稳压器。开关稳压器一般是输入电源总线线路上的首个有源组件,因此关于整个转化器电路的 EMI 功能具有严重的影响。
比较于通孔元件,外表贴装技能中的新式输入滤波器组件具有更好的功能。可是,这种改进赶不上开关稳压器作业开关频率添加的脚步。因为开关切换速度较快的原因,较高的功率、低的最小导通和关断时刻产生了较高的谐波含量。
在一切其他参数 (例如:开关电容和转化时刻) 坚持稳定的情况下,开关频率每添加一倍将使 EMI 功能下降 6dB。假如开关频率添加 10 倍,则宽带 EMI 的效果就像一个辐射添加了 20dB 的一阶高通滤波器。
在行的 PCB 规划师将使热回路很小,并选用尽可能接近有源层的屏蔽 GND 层;不过,引出脚装备、封装结构、热规划要求以及在去耦组件中完结满足能量存储所需的封装尺度限制了热回路的最小尺度。
对布局而言更为扎手的是,在典型的平面型印刷电路板上,高于 30MHz 的走线间磁性耦合或变压器型耦合将使得滤波器规划方面的一切尽力大打折扣,因为谐波频率越高,有害磁性耦合的效果就越显着。
经过查验而牢靠的解决方案是为整个电路选用一个屏蔽盒。当然,这么做将添加本钱和所需的电路板空间、使热办理和测验愈加困难、并带来额定的安装本钱。另一种常用的办法是减缓开关边际速率。这种做法的晦气之处是会下降功率、添加最小导通 / 关断时刻和所需的死区时刻、以及献身潜在的电流操控环路速度。
凭借凌力尔特的新式 LT8614 Silent Switcher™ 稳压器,既能够取得与屏蔽盒相同的效果,又不用运用屏蔽盒,一起还能消除上述的缺陷。见图 1。
图 1:LTC8614 Silent Switcher 可最大极限地按捺 EMI / EMC,并在高达 3MHz 的频率条件下供给高功率。
LT8614 具有 LT861x 系列中世界级的低 IQ,作业电流仅为 2.5µA。这是该器材在调理状况和无负载条件下的总电源电流耗费。
LT8614 具有与该系列相同的超低压差,其仅受限于内部顶端开关。与其他代替型解决方案不同,LT8614 的 RDSON 并不受限于最大占空比和最小关断时刻。在压差条件下,该器材将越过其关断周期并仅履行必需的最少断开周期,以使内部顶端开关升压级电压得以坚持,如图 6 所示。
与此一起,最小作业输入电压的典型值为 2.9V (最大值为 3.4V),并且该器材能在其处于压差状况时供给一个 3.3V 电压轨。在高电流时,LT8614 因其总开关电阻较低而具有高于 LT8610 / LT8611 的功率。别的,它还可同步至一个运作规模为 200kHz 至 3MHz 的外部频率。
因为 AC 开关损耗很低,因此其可作业于高开关频率而不使功率大幅下降。在那些对 EMI 灵敏的使用中 (比方:轿车环境) 可取得一种上佳的平衡,LT8614 的运转频率既可低于 AM 频段 (以完结更低的 EMI),也可高于 AM 频段。在一种选用 700kHz 作业开关频率的装备中,规范的 LT8614 演示板在 CISPR25 丈量中未超越噪声层。
图 2 所示的丈量结果是在 12VIN、3.3VOUT/2A 和 700kHz 固定开关频率下于一个吸波暗室中取得的。
图 2:蓝色扫迹为噪声层;赤色扫迹是 LT8614 演示板在一个吸波暗室中的 CISPR25 辐射丈量值。
为了比较 LT8614 Silent Switcher 技能与当今最先进的开关稳压器,咱们对该器材和 LT8610 进行了比照丈量。测验在一个千兆赫横电磁波室 (GTEM cell) 中进行,在用于这两款器材的规范演示板上选用了相同的负载、输入电压和相同的电感器。
可见,与 LT8610 现已十分优胜的 EMI 功能比较,选用 LT8614 Silent Switcher 技能可完结高达 20dB 的 EMI 改进起伏,特别是在更难以操控的较高频段中。这可完结愈加简略和紧凑的规划,在此类规划中,LT8614 开关电源所需的滤波和距离比全体规划中的其他灵敏体系要少。
在时域中,LT8614 在开关节点边际上表现出十分优秀的作业特性,如图 4 所示。
即便选用每格为 4ns 的标度,LT8614 Silent Switcher 稳压器也显现出十分低的振铃 (见图 3 中的 Ch2)。LT8610 尽管具有优秀的阻尼振铃 (图 3 中的 Ch2),可是与 Ch2 中的 LT8614 比较,能够看到 LT8610 在热回路中存储了较高的能量。
图 3:蓝色扫迹是 LT8614,紫色扫迹为 LT8610;两者均在 13.5VIN、3.3VOUT 和 2.2A 负载条件下。
图 4:Ch1:LT8610,Ch2:LT8614 开关节点上升沿,两者均在 8.4VIN、3.3VOUT 和 2.2A 负载条件下。
图 5 示出了 13.2VIN 条件下的开关节点。可见从 LT8614 的抱负方波产生了极低的误差 (示于 Ch2)。图 3 至图 5 中的一切时域丈量都选用 500MHz Tektronix P6139A 探头 (并将探针严密地屏蔽衔接至 PCB GND 平面) 完结,两者均在规范演示板上。
图 5:3 Ch1:LT8610,Ch2:LT8614,两者均在 13.2V 输入、3.3V/2.2A 输出条件下。
除了其在轿车环境中的 42V 肯定最大输入电压额定值之外,压差运转方法也是十分重要的。一般,要害的 3.3V 逻辑电源必需在整个冷车发起期间得到支撑。在该场合中,LT8614 Silent Switcher 稳压器坚持了 LT861x 系列近乎抱负的运转方法。与代替器材选用较高的欠压闭锁电压和最大占空比箝位不同,LT8610 / LT8611 / LT8614 器材可在低至 3.4V 的电压下运作,并在必要时尽快地开端越过断开周期,如图 6 所示。这产生了抱负的压差运转方法,如图 7 所示。
图 6:3 Ch1:LT8610,Ch2:LT8614 开关节点压差运转方法
图 7:LT8614 压差运转方法
即便在高开关频率下,LT8614 很低的最小导通时刻 (30ns) 也能完结大的降压比。因此,其经过对高达 42V 的输入进行单次降压就能供给逻辑内核电压。
总归,LT8614 Silent Switcher 稳压器可使当今先进的开关稳压器之 EMI 下降 20dB 以上,一起进步转化功率,并且没有缺陷。在高于 30MHz 的频率规模中可取得 10 倍的 EMI 改进起伏,且在电路板面积相同的情况下未献身最小导通和关断时刻或功率。上述方针的完结并未选用特别的组件或屏蔽,因此标志着开关稳压器规划范畴的一项严重突破。迄今为止,使用单个 %&&&&&% 到达这种功能水平尚无先例。该器材正是那种可协助终端体系规划师使其产品迈上新台阶的突破性%&&&&&%。