通過LT8614靜音開關(guān)穩(wěn)壓器降低設(shè)計(jì)電路的EMI并提高效率

開關(guān)穩(wěn)壓器取代了低散熱和低效率的區(qū)域中的線性穩(wěn)壓器。開關(guān)穩(wěn)壓器通常是輸入電源總線上的第一個(gè)有源元件，因此對(duì)整個(gè)轉(zhuǎn)換器電路的EMI性能有重大影響。

表面貼裝技術(shù)中的現(xiàn)代輸入濾波器元件具有更好的性能比通孔部分。然而，這種改進(jìn)超過了開關(guān)穩(wěn)壓器的工作開關(guān)頻率的增加。更高的效率，更低的最小開關(guān)時(shí)間導(dǎo)致更高的諧波含量，因?yàn)楦斓拈_關(guān)轉(zhuǎn)換。

開關(guān)頻率每增加一倍，當(dāng)所有其他參數(shù)（如開關(guān)容量）下EMI降低6dB和過渡時(shí)間，保持不變。如果開關(guān)頻率增加10倍，則寬帶EMI表現(xiàn)為一階高通，發(fā)射頻率高20dB。

精明的PCB設(shè)計(jì)人員將使熱回路變小，并使用屏蔽GND層盡可能靠近有源層?？赡?然而，在去耦元件中需要足夠的儲(chǔ)能所需的引腳排列，封裝結(jié)構(gòu)，熱設(shè)計(jì)要求和封裝尺寸決定了一定的最小熱環(huán)尺寸。

為了使布局更具挑戰(zhàn)性，在典型的平面印刷電路板上30MHz以上走線之間的磁性或變壓器式耦合將減少所有濾波器的工作量，因?yàn)橹C波頻率越高，不需要的磁耦合就越有效。

經(jīng)過驗(yàn)證的真正解決方案是使用屏蔽盒完整的電路。當(dāng)然，這會(huì)增加成本，增加所需的電路板空間，使熱管理和測試更加困難，并引入額外的組裝成本。另一種常用的方法是減慢切換邊緣。這會(huì)產(chǎn)生不希望的效果，即降低效率，增加最小開啟，關(guān)閉時(shí)間以及所需的死區(qū)時(shí)間，并降低潛在的電流控制回路速度。

LT8614靜音開關(guān)可最大限度地降低EMI / EMC輻射，同時(shí)在高達(dá)3MHz的頻率下實(shí)現(xiàn)高效率

使用凌力爾特新推出的LT8614靜音切換器調(diào)節(jié)器，您可以在不使用屏蔽的情況下使用屏蔽盒，并消除上述缺點(diǎn)。參見圖1.

LT8614具有LT861x系列的世界級(jí)低IQ，工作電流僅為2.5μA。這是器件在無負(fù)載情況下所消耗的總電源電流。

它具有與該系列相同的超低壓差，僅受內(nèi)部頂部開關(guān)的限制。與替代解決方案不同，LT8614的RDSON不受最大占空比和最小關(guān)斷時(shí)間的限制。該器件在壓降時(shí)跳過其關(guān)斷周期，僅執(zhí)行所需的最小關(guān)斷周期，以保持內(nèi)部頂部開關(guān)升壓級(jí)電壓持續(xù)，如圖6所示。

同時(shí)，最小工作時(shí)間輸入電壓典型值為2.9V（最大值為3.4V），器件可以提供3.3V電壓軌，器件處于壓差狀態(tài)。由于LT8614的總開關(guān)電阻較低，因此在高電流時(shí)LT8614的效率高于LT8610 / LT8611。它還可以與200kHz至3MHz的外部頻率同步。

交流開關(guān)損耗很低，因此可以在高開關(guān)頻率下工作，而不會(huì)造成很大的效率損失。在汽車環(huán)境等EMI敏感應(yīng)用中，可以實(shí)現(xiàn)良好的平衡，LT8614可以低于AM頻段運(yùn)行，甚至可以降低EMI，也可以高于AM頻段。在具有700kHz工作開關(guān)頻率的設(shè)置中，標(biāo)準(zhǔn)LT8614演示板不會(huì)超過CISPR25測量中的本底噪聲。

圖2的測量是在3.3V的3.3V電壓消聲室中進(jìn)行的。固定開關(guān)頻率為700kHz。

為了將LT8614 Silent Switcher技術(shù)與當(dāng)前最先進(jìn)的開關(guān)穩(wěn)壓器進(jìn)行比較，該部件是針對(duì)LT8610進(jìn)行測量的。測試在GTEM單元中進(jìn)行，使用相同的負(fù)載，輸入電壓和標(biāo)準(zhǔn)演示板上的相同電感器。

可以看出使用LT8614 Silent進(jìn)行了高達(dá)20dB的改進(jìn)Switcher技術(shù)與LT8610已經(jīng)非常出色的EMI性能相比，特別是在更難以管理的更高頻率區(qū)域。與整體設(shè)計(jì)中的其他敏感系統(tǒng)相比，LT8614開關(guān)電源需要更少的濾波和距離，從而實(shí)現(xiàn)更簡單，更緊湊的設(shè)計(jì)。

在時(shí)域中，LT8614在交換節(jié)點(diǎn)上表現(xiàn)出非常良性的行為邊緣，如圖3所示。

即使在4ns / div時(shí)，LT8614 Silent Switcher調(diào)節(jié)器也顯示出非常低的振鈴（見圖3）。 LT8610具有良好的阻尼振鈴（圖3），但與LT8614相比，可以看到熱回路中存儲(chǔ)的能量更高。

圖4顯示了13.2V輸入的開關(guān)節(jié)點(diǎn)?？梢钥吹脚cLT8614理想方波的偏差極小。圖3至圖5中的所有時(shí)域測量都是使用500MHz Tektronix P6139A探頭完成的，探頭尖端屏蔽連接到PCB GND平面，兩者都在標(biāo)準(zhǔn)演示板上。

除了汽車環(huán)境中42V絕對(duì)最大輸入電壓額定值外，輟學(xué)行為也非常重要。通常需要通過冷啟動(dòng)情況支持關(guān)鍵的3.3V邏輯電源。在這種情況下，LT8614靜音開關(guān)穩(wěn)壓器可保持LT861x系列接近理想的性能。 LT8610 / LT8611 / LT8614器件不需要更高的欠壓鎖定電壓和替代器件的最大占空比鉗位，而是在低至3.4V時(shí)工作，并在必要時(shí)立即開始跳過周期，如圖5所示。這導(dǎo)致理想的壓降行為，如圖6所示。

LT8614的最小導(dǎo)通時(shí)間為30ns，即使在高開關(guān)頻率下也能實(shí)現(xiàn)大的降壓比。因此，它可以提供邏輯核心電壓，從輸入電壓降至42V。

總之，LT8614靜音開關(guān)穩(wěn)壓器可降低當(dāng)前最先進(jìn)開關(guān)穩(wěn)壓器的EMI超過20dB，同時(shí)提高轉(zhuǎn)換效率，沒有任何缺點(diǎn)。在30MHz以上的頻率范圍內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)10倍的EMI改善，而不會(huì)影響同一電路板區(qū)域的最小開關(guān)時(shí)間或效率。這是在沒有特殊元件或屏蔽的情況下實(shí)現(xiàn)的，代表了開關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)的重大突破。直到現(xiàn)在，單個(gè)IC中的這種性能水平還不可能實(shí)現(xiàn)。這只是一種突破性的產(chǎn)品，它允許終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)師將他們的產(chǎn)品提升到一個(gè)新的水平。