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降低噪聲小妙招:同步開關穩(wěn)壓器

2022/11/29
365
閱讀需 4 分鐘
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當前大多數(shù)電子電路都需要多個電源電壓。20年前,通用5V電源電壓足以滿足TTL邏輯和系統(tǒng)中所有其他部分的需求。如今,微控制器的輸入/輸出(I/O)需要2.5V,內(nèi)核需要0.9V,傳感器需要3.3V。接口也需要不同的電壓,例如USB為5V。為了盡可能提高能源效率,目前的各個DC-DC轉換級應用中都會使用開關穩(wěn)壓器。

圖1顯示了一個典型電源轉換架構。

圖1.12V電源軌上的各種開關穩(wěn)壓器

如果在系統(tǒng)中使用多種不同開關頻率的開關穩(wěn)壓器,則在頻譜中不僅會看到各自的基頻及其諧波,還會看到與不同開關穩(wěn)壓器的頻率之差相對應的拍頻。

通過讓系統(tǒng)中的不同開關穩(wěn)壓器同步,可以緩解開關穩(wěn)壓器輸入端產(chǎn)生的輻射發(fā)射和傳導發(fā)射問題。許多DC-DC轉換器IC具有SYNC引腳,可將時鐘信號提供給該引腳。借助內(nèi)部鎖相環(huán)(PLL),每個DC-DC轉換器的開關頻率設置為所提供的頻率。

圖2.降壓轉換器產(chǎn)生輸入側脈沖電流

這是一個很不錯的解決方案,但此時鐘信號如何產(chǎn)生?由于降壓轉換器會產(chǎn)生輸入側脈沖電流,因此確保它們不會同時從輸入源汲取電流是有意義的。相移的外部SYNC時鐘信號在這里提供了一種補救措施。這大大降低了開關穩(wěn)壓器輸入側的傳導發(fā)射。

ADI LTC6902是一款小型附加時鐘發(fā)生器,用于控制系統(tǒng)中多個開關穩(wěn)壓器的SYNC引腳。它是電源開發(fā)人員工具箱中的有用工具之一。該時鐘器件可以提供100kHz至20MHz的時鐘信號,以一定的相移分別驅動多達四個開關穩(wěn)壓器的SYNC引腳,而且如果需要,甚至可以使用可選的展頻(SSFM)來降低頻域中的個別峰值。在某些應用中,通過這個技巧可以滿足不同的EMC要求。

圖3.使用LTC6902等外部時鐘發(fā)生器模塊解決時鐘問題

圖3顯示了圖1中采用LTC6902多相振蕩器的電源架構。它由5V電壓供電。該電壓由一個將12V轉換為5V的降壓轉換器產(chǎn)生。對于開關穩(wěn)壓器,如果它們首先使用自己的內(nèi)部振蕩器獨立啟動,然后再提供外部時鐘,則一般不會有問題。詳細信息可在相應開關穩(wěn)壓器的數(shù)據(jù)手冊中找到。

除了4相器件LTC6902之外,還有2相器件LTC6908和8相器件LTC6909。

如果一片電路板上有多個開關穩(wěn)壓器,也可以實現(xiàn)低噪聲系統(tǒng)設計。除了通常的優(yōu)化(例如選擇合適的開關穩(wěn)壓器IC、優(yōu)化電路板布局、添加各種濾波器),使用額外的時鐘模塊也可能有益。

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亞德諾半導體全稱為亞德諾半導體技術有限公司(analog devices,inc.)簡稱ADI。是一家專營半導體傳感器和信號處理ic的卓越的供應商,ADI將創(chuàng)新、業(yè)績和卓越作為企業(yè)的文化支柱,并基此成長為該技術領域最持久高速增長的企業(yè)之一。ADI是業(yè)界卓越的半導體公司,在模擬信號、混合信號和數(shù)字信號處理的設計與制造領域都發(fā)揮著十分重要的作用。

亞德諾半導體全稱為亞德諾半導體技術有限公司(analog devices,inc.)簡稱ADI。是一家專營半導體傳感器和信號處理ic的卓越的供應商,ADI將創(chuàng)新、業(yè)績和卓越作為企業(yè)的文化支柱,并基此成長為該技術領域最持久高速增長的企業(yè)之一。ADI是業(yè)界卓越的半導體公司,在模擬信號、混合信號和數(shù)字信號處理的設計與制造領域都發(fā)揮著十分重要的作用。收起

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