通过同步开关稳压器降低噪声

出处:ADI 发布于:2022-05-28 14:05:13

    当今大多数电子电路都需要多个电源电压。20年前,通用5 V电源电压足以满足TTL逻辑和系统中所有其他部分的需求。如今,微控制器的输入/输出(I/O)需要2.5 V,内核需要0.9 V,传感器需要3.3 V。接口也需要不同的电压,例如USB为5 V。为了尽可能提高能源效率,当今的各个DC-DC转换级应用中都会使用开关稳压器。

    图1显示了一个典型电源转换架构。
    图1. 12 V电源轨上的各种开关稳压器
    如果在系统中使用多种不同开关频率的开关稳压器,则在频谱中不仅会看到各自的基频及其谐波,还会看到与不同开关稳压器的频率之差相对应的拍频。
    通过让系统中的不同开关稳压器同步,可以缓解开关稳压器输入端产生的辐射发射和传导发射问题。许多DC-DC转换器IC具有SYNC引脚,可将时钟信号提供给该引脚。借助内部锁相环(PLL),每个DC-DC转换器的开关频率设置为所提供的频率。


    图2. 降压转换器产生输入侧脉冲电流
    这是一个很不错的解决方案,但此时钟信号如何产生?由于降压转换器会产生输入侧脉冲电流,因此确保它们不会同时从输入源汲取电流是有意义的。相移的外部SYNC时钟信号在这里提供了一种补救措施。这大大降低了开关稳压器输入侧的传导发射。
    LTC6902 是一款小型附加时钟发生器,用于控制系统中多个开关稳压器的SYNC引脚。它是电源开发人员工具箱中的有用工具之一。该时钟器件可以提供 100 kHz至20 MHz的时钟信号,以一定的相移分别驱动多达四个开关稳压器的SYNC引脚,而且如果需要,甚至可以使用可选的展频(SSFM)来降低频域中的个别峰值。在某些应用中,通过这个技巧可以满足不同的EMC要求。
    图3显示了图1中采用LTC6902多相振荡器的电源架构。它由5 V电压供电。该电压由一个将12 V转换为5 V的降压转换器产生。对于开关稳压器,如果它们首先使用自己的内部振荡器独立启动,然后再提供外部时钟,则一般不会有问题。详细信息可在相应开关稳压器的数据手册中找到。
    除了4相器件LTC6902之外,还有2相器件 LTC6908和8相器件 LTC6909。
    如果一片电路板上有多个开关稳压器,也可以实现低噪声系统设计。除了通常的优化(例如选择合适的开关稳压器IC、优化电路板布局、添加各种滤波器),使用额外的时钟模块也可能有益。

关键词:开关稳压器

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