正在進(jìn)行重要?jiǎng)?chuàng)新的第二個(gè)領(lǐng)域是電磁兼容性 (EMC)。這是獲得電路批準(zhǔn)的重要先決條件。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器總是會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。發(fā)射是通過(guò)每個(gè)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器中的脈沖電流產(chǎn)生的。它們?nèi)Q于開(kāi)關(guān)頻率和開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的速度。所用電源中的輻射和傳導(dǎo)發(fā)射也可能引發(fā)電子設(shè)備中其他電路部分的功能問(wèn)題。因此，減少產(chǎn)生的干擾非常重要。

推動(dòng)創(chuàng)新以減少對(duì)額外過(guò)濾器的需求。具有較少干擾的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器意味著附加濾波器和屏蔽組件的成本較低。改進(jìn)的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器IC因此受到用戶的歡迎。

過(guò)去幾年最大的創(chuàng)新之一是 ADI 的 Silent Switcher 概念。通過(guò)各種技巧，例如平衡對(duì)稱脈沖電流和去除鍵合線，它顯著降低了開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器電路的輻射發(fā)射。該創(chuàng)新可與各種開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器拓?fù)湟黄鹗褂?，顯示了降壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)涞拿}沖電流和產(chǎn)生的磁場(chǎng)。這些場(chǎng)分為兩部分，并且由于對(duì)稱排列，它們處于相反的方向并在很大程度上相互抵消。

EMC模擬

在經(jīng)過(guò)認(rèn)證的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行 EMI 測(cè)量的成本很高。修改已經(jīng)開(kāi)發(fā)的硬件也很昂貴。因此，電壓轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)的另一個(gè)重要支柱是使用 ADI 的 LTpowerCAD 等工具進(jìn)行 EMC 優(yōu)化。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中使用能夠?qū)崿F(xiàn) EMC 優(yōu)化的仿真工具具有巨大的潛力。圖 3 顯示了作為 LTpowerCAD 開(kāi)發(fā)環(huán)境一部分的 EMI 濾波器設(shè)計(jì)器。使用此工具，可以計(jì)算開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器中的傳導(dǎo)發(fā)射，如果干擾太高，可以設(shè)計(jì)濾波器來(lái)提供補(bǔ)救措施。

高開(kāi)關(guān)頻率和快速控制回路

電源的另一個(gè)趨勢(shì)是轉(zhuǎn)向非常高的開(kāi)關(guān)頻率。這使得低成本和節(jié)省空間的電路成為可能。較低的電感和電容值導(dǎo)致在電源輸出端具有相同電壓紋波的更便宜的電感器和電容器。LTC3311就是這種現(xiàn)代開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器 IC 的一個(gè)例子。它是 ADI Silent Switcher 平臺(tái)的降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器。除了上述高開(kāi)關(guān)頻率的優(yōu)點(diǎn)(在LTC33xx系列開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器中可擴(kuò)展到 10MHz)之外，還存在實(shí)現(xiàn)非?？焖俚目刂骗h(huán)路的可能性。

快速控制回路意味著輸出電壓僅顯示很小的電壓偏差，即使在動(dòng)態(tài)負(fù)載變化的情況下也是如此。FPGA 尤其要求電源電壓不超出窄調(diào)節(jié)范圍，即使在高負(fù)載瞬態(tài)情況下也是如此。確保這一點(diǎn)的一種方法是添加大量高質(zhì)量的輸出電容器，或者以更優(yōu)雅、更便宜的方式使用具有高開(kāi)關(guān)頻率的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器 IC，從而獲得高控制環(huán)路帶寬。

開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器 IC 創(chuàng)新的資金來(lái)自于電容器成本的節(jié)省。

更高的集成度和易用性

出現(xiàn)大量創(chuàng)新的第四個(gè)領(lǐng)域是完整電源電路的高度集成。第一步是將多個(gè)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器集成到一個(gè) IC 外殼中。這些產(chǎn)品通常被稱為電源管理集成電路 (PMIC)。它們節(jié)省了電路板上的空間，可作為大批量的電源管理 ASIC 或作為目錄產(chǎn)品用于常見(jiàn)應(yīng)用的通用 PMIC 解決方案。ADP5014是一種流行的電源構(gòu)建模塊，例如用于 FPGA 。圖 4 顯示了一個(gè)帶有這種 PMIC 模塊為 FPGA 供電的電路。

除了高度集成之外，模塊還非常易于使用。一個(gè)模塊幾乎將整個(gè)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器電路集成在一個(gè)外殼中。通常只有輸入輸出電容是外接的;電路的其余部分，包括電感器，都是集成的。因此，用戶不再需要選擇外部無(wú)源元件。該模塊可以簡(jiǎn)單地焊接到主板上，以可靠地產(chǎn)生所需的電壓。由于選擇了 μModule，幾乎所有應(yīng)用都可以使用正確的模塊。目前，大約有 200 個(gè)電源模塊可用。

已經(jīng)優(yōu)化的 μModules 特別適合滿足復(fù)雜的電源要求。例如，LTM4700降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器可提供高達(dá) 100A 的輸出電流。特殊外殼可確保最佳散熱，因此即使在這些高電流下也能保證可靠運(yùn)行。許多 μModule 的設(shè)計(jì)使得作為外殼的一部分的內(nèi)置電感器像散熱器一樣將熱量釋放到環(huán)境空氣中，因此，電路板只需吸收來(lái)自電源的少量額外熱量. 這大大簡(jiǎn)化了大功率電源的設(shè)計(jì)。

μModule 創(chuàng)新使構(gòu)建不會(huì)過(guò)熱、針對(duì)應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化且易于使用的小型電路成為可能。所有這些都節(jié)省了資金，并使該產(chǎn)品組在眾多應(yīng)用領(lǐng)域中非常受歡迎。進(jìn)一步創(chuàng)新的潛力仍然很大。

可以期待電源領(lǐng)域的更多創(chuàng)新

對(duì)電源的要求不斷變化并適應(yīng)電氣負(fù)載的發(fā)展，例如模數(shù)轉(zhuǎn)換器、模擬前端、微控制器和 FPGA。所需電壓正在降低，而所需電流正在增加。因此，標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器將不再能夠滿足未來(lái)的要求。這一發(fā)現(xiàn)可以解釋為什么電源仍然具有很大的創(chuàng)新潛力，而商品化——即向普通商品的轉(zhuǎn)變——是不可預(yù)見(jiàn)的。