微型高效率单片式稳压器为先进的soc和微处理器供电，采用silent switcher 2技术实现低emi -凯发app官网登录

汽车、电信、数据通信和工业系统越来越广泛地采用先进的片上系统（soc）、fpga和微处理器凯发app官网登录的解决方案。soc和fpga的功耗一代比一代高，这是由于为支持实时电信、音频或视频数据流而增添了高功耗组件并加快了数据处理速度。这些需求只能通过高效率、高功率密度、低电磁辐射的高可靠易用型低电压电源才能满足。

soc和fpga需要使用一定数量的低电压电源，包括ddr使用的1.1v、核心使用的0.8v、i/o器件使用的3.3v/1.8v。基于多种规格的汽车电池或工业总线电压实现1v以下的供电电压，通常需要两级调压：首先经中间调压提供12v或5v，而后再进行低压调压。上述过程都必须高效完成并通过emi标准，才能让整个电源系统的性能符合严格的汽车、电信、数据通信和工业规格。

为确保在整个电源设计流程中始终符合emi认证要求，往往会优先考虑进行emi抑制，但有时由于过度重视，也会牺牲其他方面的重要特性，如凯发app官网登录的解决方案的尺寸、总效率、可靠性和简洁性。

使用常规的降压稳压器可能难以达成尺寸、效率和emi设计目标。小于1v的降压稳压器在传统上依赖于尺寸大、emi噪声高的pwm控制器和mosfet。汽车与工业系统的需求表明，器件必须提供更紧凑的尺寸、具备更高电流能力、更高效率以及更重要的，一流的emi性能。power by linear™单片式silent switcher® 2降压稳压器属于ltc7150s和lt8642s系列，经过精心设计可满足高级soc的电源需求。它既具备优异的可靠性和稳定性，又能在emi、尺寸和热约束方面达到相关要求。

silent switcher 2从架构上保障优异的emi性能

使用常规dc/dc控制器难以满足已经发布的emi标准，因此普遍做法是尽可能优先解决emi要求。在系统设计与开发后期阶段暴露的emi问题可能需要投入大量资金和时间才能排除故障并重新完成设计。由此造成的项目延误、市场丢失、商誉损失等不良后果风险过大，不容有误。为确保在整个电源设计流程中始终符合emi认证要求，往往会优先考虑进行emi抑制，但有时由于过度重视，也会牺牲其他方面的重要特性，如凯发app官网登录的解决方案的尺寸、总效率、可靠性和简洁性。

图1：使用lt8642s的超低emi 1.2v/10a应用

ltc7150s和lt8642s系列中的power by linear单片式silent switcher 2降压稳压器的设计可满足高级soc在功耗预算和emi规格方面的需求，同时高可靠、高稳定地提供更紧凑的soc尺寸和更严格的热约束。

图2：带有emi滤波器的ltc7150s

控制emi的传统方法是降低开关边缘速度和/或降低开关频率。例如，可以通过添加栅极电阻或阻尼器的方法降低开关边缘的开启或关闭速度，同时降低开关频率，达到降低emi的目的。然而，这种方法会带来沉重代价，其中包括最小开启时间变长、电压转换比例受限、凯发app官网登录的解决方案尺寸变大。替代性的缓解方法，例如使用大型emi滤波器或金属屏蔽罩，会从占板空间、组件数量和装配复杂性方面严重增加成本，并且进一步加剧热管理和测试的复杂程度。这些方法都不能满足soc电源对紧凑尺寸、高效率和低emi的严格要求。

lt8642s是一种18v/10a降压单片式silent switcher 2器件，采用4mm×4mmlqfn封装。图1所示的是12v转1.2v/10a lt8642s凯发app官网登录的解决方案及其超低emi性能。仅使用一个铁氧体磁珠和一个输入电容器构成输入emi滤波器，lt8642s就能满足汽车行业广泛采用的严格的cispr 25 5类辐射emi规格，而且还有大量裕度。另一种常见的emi规格是cispr 32，常常被消费电子产品制造商援用。即使不使用输入emi滤波器，lt8642s也能轻松满足cispr 32 b类辐射emi规格。

ltc7150s是在同类产品中率先采用silent switcher 2技术的20a高效率降压稳压器，不仅能够最大限度地降低电磁辐射，而且还能极大地简化emi滤波器的设计与布局，是噪声敏感环境的analog devices专有的silent switcher 2架构既能提供出类拔萃的emi性能，同时还能在我们的单片式稳压器中实现ac开关损耗的最小化。此外，ic内部还集成了热环路电容器。这一措施与集成的mosfet相结合，显著地缩小了噪声天线大小，从而最大限度降低了emi。

图3：ltc7150s辐射emi性能

将phmode引脚连接到intvcc、sgnd或实现引脚悬浮，即可生成与2相、3相或4相操作相对应的相位差，完成多相操作。通过将每个ltc7150s的phmode引脚编程到不同电平，总共可让12个通道彼此异相运行。

开关节点振铃在超高速开关边缘上被最大限度地抑制，降低高频噪声和热环路中积蓄的相关能量。与此同时，将热环路一分为二，对称布局，实现emi自抵消。这能为对噪声敏感的汽车环境提供低噪电源。目前汽车环境采用功能强大的soc，用于高级驾驶辅助系统（adas）或自动驾驶系统。这同样能够满足电信、交通运输和工业系统的要求。这些系统均需要借助高效率低噪电源为新一代soc、cpu和微处理器供电。

在前端安装简单的emi滤波器，ltc7150s就能通过cispr 25辐射emi峰值极限要求，如图2中的原理图所示。该原理图所示的是使用安装铁氧体磁珠的简单滤波器。图3所示为cispr 25 emi辐射测试结果。该结果满足cispr 25 5类峰值极限要求。

将多个转换器并联以扩大输出电流

自动驾驶、自动泊车等高级功能需要借助更强大的soc来实现实时视频流或人工智能。与此类似，电信和大数据应用中的计算与服务器系统也采用高性能soc凯发app官网登录的解决方案，耗电量超过以往。对于电流需求超过20a的处理器系统，可以并联多个ltc7150s并实现异相运行。

图4：为将输出电流能力扩大到40a而并联两个ltc7150s稳压器

    图5：图4中40a电路的效率                                                                        图6：并联凯发app官网登录的解决方案的电感器电流波形

silent switcher 2架构不仅可在lt8642s应用中实现出类拔萃的emi性能，还能产生快速整齐的开关边缘，降低开关损耗。极低水平的开关损耗，加上仅20ns的最小开启时间，将通过高开关频率和小尺寸凯发app官网登录的解决方案提供高效率。

图7：使用lt8642s的50w（5v/10a）凯发app官网登录的解决方案

ltc7150s提供同步（sync）功能，支持与外部时钟进行同步。同时内部的锁相环（pll）使ltc7150s能够在多通道、多相操作模式下异相运行，达到降低纹波的目的。clkout信号可以连接到后续ltc7150s的mode/sync引脚，从而与整个系统的频率和相位对准。多相操作通过phmode引脚实现。将phmode引脚连接到intv_cc、sgnd或实现引脚悬浮，就能在施加于mode/sync引脚的时钟和clkout之间生成相位差，相位差分别为180°、120°或90°，对应于2相、3相或4相操作。通过将每个ltc7150s的phmode引脚编程到不同电平，总共12个通道能彼此异相运行。

图4所示的是两个并联工作，在1.2v电压上提供40a输出电流的转换器。将u1的clkout连接到u2的mode/sync，即可实现主单元时钟与从单元的同步。主phmode引脚接地，从phmode引脚悬浮。这样可以在两个通道间形成180°的相位差， 降低输入电流纹波。为确保在稳态下和启动过程中更好地分担电流，将ith、fb和track/ss连接在一起。需要使用本地r_t电阻且不应连接在一起。为准确反馈和抑制噪声，建议使用开尔文接法。在接地引脚附近尽可能的多布置通向底层的电源导通孔，以提高散热性能。输入热环路的陶瓷电容器应布置在贴近v_in引脚的位置。当输入电压为3.3v时，32a电流下的效率高达89%。

表1：高电流单片式稳压器

在工业和汽车环境中，对更高智能、自动化和传感的需求导致了电子系统的激增，这些系统需要越来越高性能的电源。在时刻注重凯发app官网登录的解决方案的尺寸、高效率、热效率、稳定性和易用性的同时，低emi已从无足轻重跃升为首要之急。

图8：使用lt8642s的3.3v、3mhz应用

高开关频率助力实现高效率紧凑型凯发app官网登录的解决方案

silent switcher 2架构不仅可在lt8642s应用中实现出类拔萃的emi性能，还能产生快速整齐的开关边缘，降低开关损耗。极低的开关损耗，加上仅20ns的最小开启时间，便能够以高开关频率和小凯发app官网登录的解决方案尺寸实现高效率。例如，12v转1.2v lt8642s凯发app官网登录的解决方案能够在2mhz开关频率下实现高于88%的效率。此外，由于采用了高速峰值电流模式架构，即便发生超负荷或短路的状况，lt8642s也能在电感器处于饱和时安全地运行。因此，可根据输出载荷要求选择电感器。

紧凑型电源凯发app官网登录的解决方案一般散热性能不佳。而lt8642s由于效率高且采用散热增强封装，能克服这一典型的不足。图7所示的是工作在1mhz下的5v/10a lt8642s凯发app官网登录的解决方案。对于12v输入，lt8642s在工作时壳温上升不高于47°c，能提供50w功率和高于97%的峰值效率。

图8所示的是3mhz lt8642s凯发app官网登录的解决方案。在高频率下工作可以使用小型电感器和低值输出电容器，最大限度地缩小了凯发app官网登录的解决方案的尺寸。

此外，lt8642s还提供使能控制、上电状态指示和软启动功能。这些功能对于soc和fpga电源所要求的系统电源测序有重要作用。

结论

在工业和汽车环境中，对更高智能、自动化和传感的需求导致了电子系统的激增，这些系统需要越来越高性能的电源。在时刻注重凯发app官网登录的解决方案的尺寸、高效率、热效率、稳定性和易用性的同时，低emi已从无足轻重跃升为首要之急。

power by linear单片式稳压器在这些方面表现优异，可满足汽车、电信、数据中心和工业客户的需求。特别是包括ltc7150s和lt8642s在内的该系列高性能单片式稳压器采用专有的silent switcher技术，其紧凑的尺寸可符合严格的emi标准。通过集成mosfet和热管理特性，借助高达20v的输入电压即可稳定、可靠地输出几安培到20a以上的电流。器件内置使能控制、上电状态指示和软启动特性，仅需少量组件就能提供完整的电源设计。