運(yùn)用 Silent Switcher™ 設(shè)計(jì)降低 EMI 并改善效率
在重視熱耗散和效率的場(chǎng)合中，人們會(huì)用開關(guān)穩(wěn)壓器替代線性穩(wěn)壓器。開關(guān)穩(wěn)壓器通常是輸入電源總線線路上的首個(gè)有源組件，因此對(duì)于整個(gè)轉(zhuǎn)換器電路的 EMI 性能具有重大的影響。
相比于通孔元件，表面貼裝技術(shù)中的新式輸入濾波器組件擁有更好的性能。然而，這種改進(jìn)趕不上開關(guān)穩(wěn)壓器工作開關(guān)頻率增加的步伐。由于開關(guān)切換速度較快的原因，較高的效率、低的最小導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間產(chǎn)生了較高的諧波含量。
在所有其他參數(shù) (例如：開關(guān)電容和轉(zhuǎn)換時(shí)間) 保持恒定的情況下，開關(guān)頻率每增加一倍將使 EMI 性能下降 6dB。如果開關(guān)頻率增加 10 倍，則寬帶 EMI 的作用就像一個(gè)輻射增加了 20dB 的一階高通濾波器。
懂行的 PCB 設(shè)計(jì)師將使熱回路很小，并采用盡可能靠近有源層的屏蔽 GND 層;不過，引出腳配置、封裝構(gòu)造、熱設(shè)計(jì)要求以及在去耦組件中實(shí)現(xiàn)足夠能量存儲(chǔ)所需的封裝尺寸限定了熱回路的最小尺寸。
對(duì)布局而言更為棘手的是，在典型的平面型印刷電路板上，高于 30MHz 的走線間磁性耦合或變壓器型耦合將使得濾波器設(shè)計(jì)方面的所有努力大打折扣，因?yàn)橹C波頻率越高，有害磁性耦合的作用就越明顯。
經(jīng)過檢驗(yàn)而可靠的解決方案是為整個(gè)電路采用一個(gè)屏蔽盒。當(dāng)然，這么做將增加成本和所需的電路板空間、使熱管理和測(cè)試更加困難、并帶來額外的裝配成本。另一種常用的方法是減緩開關(guān)邊緣速率。這種做法的不利之處是會(huì)降低效率、增加最小導(dǎo)通 / 關(guān)斷時(shí)間和所需的死區(qū)時(shí)間、以及犧牲潛在的電流控制環(huán)路速度。
借助凌力爾特的新型 LT8614 Silent Switcher™ 穩(wěn)壓器，既可以獲得與屏蔽盒相同的作用，又不必使用屏蔽盒，同時(shí)還能消除上述的缺陷。見圖 1。
圖 1：LTC8614 Silent Switcher 可最大限度地抑制 EMI / EMC，并在高達(dá) 3MHz 的頻率條件下提供高效率。
LT8614 具有 LT861x 系列中世界級(jí)的低 IQ，工作電流僅為 2.5µA。這是該器件在調(diào)節(jié)狀態(tài)和無負(fù)載條件下的總電源電流消耗。
LT8614 具有與該系列相同的超低壓差，其僅受限于內(nèi)部頂端開關(guān)。與其他替代型解決方案不同，LT8614 的 RDSON 并不受限于最大占空比和最小關(guān)斷時(shí)間。在壓差條件下，該器件將跳過其關(guān)斷周期并僅執(zhí)行必需的最少斷開周期，以使內(nèi)部頂端開關(guān)升壓級(jí)電壓得以保持，如圖 6 所示。
與此同時(shí)，最小工作輸入電壓的典型值為 2.9V (最大值為 3.4V)，而且該器件能在其處于壓差狀態(tài)時(shí)提供一個(gè) 3.3V 電壓軌。在高電流時(shí)，LT8614 因其總開關(guān)電阻較低而擁有高于 LT8610 / LT8611 的效率。另外，它還可同步至一個(gè)運(yùn)作范圍為 200kHz 至 3MHz 的外部頻率。
由于 AC 開關(guān)損耗很低，因此其可工作于高開關(guān)頻率而不使效率大幅下降。在那些對(duì) EMI 敏感的應(yīng)用中 (比如：汽車環(huán)境) 可獲得一種上佳的平衡，LT8614 的運(yùn)行頻率既可低于 AM 頻段 (以實(shí)現(xiàn)更低的 EMI)，也可高于 AM 頻段。在一種采用 700kHz 工作開關(guān)頻率的配置中，標(biāo)準(zhǔn)的 LT8614 演示板在 CISPR25 測(cè)量中未超過噪聲層。
圖 2 所示的測(cè)量結(jié)果是在 12VIN、3.3VOUT/2A 和 700kHz 固定開關(guān)頻率下于一個(gè)吸波暗室中獲得的。
圖 2：藍(lán)色掃跡為噪聲層;紅色掃跡是 LT8614 演示板在一個(gè)吸波暗室中的 CISPR25 輻射測(cè)量值。
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