高效率、20A、單芯片靜音開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器適用于SoC和微處理器應(yīng)用

工業(yè)和汽車(chē)系統(tǒng)中使用的高級(jí)SoC（片上系統(tǒng)）解決方案的功率預(yù)算不斷增加。每一代連續(xù)的 SoC 都會(huì)增加耗電設(shè)備并提高數(shù)據(jù)處理速度。這些器件需要可靠的電源，包括內(nèi)核為 0.8V，DDR1 和 LPDDR2 為 1.1V 和 3.4V，外設(shè)和輔助組件為 5V、3.3V 和 1.8V。此外，先進(jìn)的SoC需要比傳統(tǒng)PWM控制器和MOSFET更高的性能。因此，所需的解決方案必須更緊湊，具有更高的電流能力，更高的效率，更重要的是，具有卓越的EMI性能。這就是我們的線性動(dòng)力?單片式靜音開(kāi)關(guān) 2 降壓穩(wěn)壓器可滿足高級(jí) SoC 功率預(yù)算，同時(shí)滿足 SoC 尺寸和熱限制。

20A 解決方案，采用 20V 輸入，適用于 SoC

LTC7150S 提高了工業(yè)和汽車(chē)電源的高性能標(biāo)準(zhǔn)。它具有高效率、小尺寸和低 EMI 的特點(diǎn)。集成的高性能 MOSFET 和熱管理功能可從高達(dá) 20V 的輸入電壓可靠、連續(xù)地輸送高達(dá) 20A 的電流，無(wú)需散熱或氣流，使其成為工業(yè)、運(yùn)輸和汽車(chē)應(yīng)用中的 SoC、FPGA、DSP、GPU 和 μP 的理想選擇。

圖 1 示出了采用 1MHz 開(kāi)關(guān)頻率的 LTC2S 的 SoC 和 CPU 電源的 20.7150V/1A 輸出解決方案。該電路可輕松修改以適應(yīng)其他輸出組合，包括 3.3V、1.8V、1.1V 和 0.6V，以充分利用 LTC7150S 的寬輸入范圍。LTC7150S 具有充當(dāng)?shù)谝患?jí) 5V 電源的輸出電流能力，隨后可在各種輸出上接設(shè)多個(gè)下游第二級(jí)開(kāi)關(guān)或 LDO 穩(wěn)壓器。

圖1.降壓轉(zhuǎn)換器的原理圖和效率：12 V在至 1.2 V外在 20 A.

靜音切換器 2 具有出色的 EMI 性能

在高電流下通過(guò)EMI法規(guī)通常涉及復(fù)雜的設(shè)計(jì)和測(cè)試挑戰(zhàn)，包括解決方案尺寸、效率、可靠性和復(fù)雜性方面的眾多權(quán)衡。傳統(tǒng)方法通過(guò)減慢 MOSFET 開(kāi)關(guān)邊沿速率和/或降低開(kāi)關(guān)頻率來(lái)控制 EMI。這兩種策略都需要權(quán)衡取舍，例如效率降低、最小導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間增加以及解決方案尺寸更大。替代緩解技術(shù)，如復(fù)雜的笨重EMI濾波器或金屬屏蔽，大大增加了電路板空間、元件和組裝成本，同時(shí)使熱管理和測(cè)試復(fù)雜化。

圖2.V在= 14 V， V外= 1 V， 20 A. f西 南部= 400 kHz。

ADI公司專(zhuān)有的靜音開(kāi)關(guān)2架構(gòu)通過(guò)集成熱回路電容自消除EMI，從而最大限度地減小噪聲天線尺寸。這與集成MOSFET相結(jié)合，可顯著減少開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)振鈴和熱回路中存儲(chǔ)的相關(guān)能量，即使開(kāi)關(guān)邊沿非?？?。其結(jié)果是出色的EMI性能，同時(shí)最大限度地降低了交流開(kāi)關(guān)損耗。LTC2S 中集成了靜音開(kāi)關(guān) 7150 以最大限度地降低 EMI 并提供高效率，從而大大簡(jiǎn)化了 EMI 濾波器的設(shè)計(jì)和布局，非常適合噪聲敏感型環(huán)境。LTC7150S 通過(guò) CISPR22/32 傳導(dǎo)和輻射 EMI 峰值限值，前面只有一個(gè)簡(jiǎn)單的 EMI 濾波器。圖3顯示了輻射EMI CISPR 22測(cè)試結(jié)果。

圖3.輻射EMI性能如圖2所示。

高頻、高效率適合狹小空間

集成 MOSFET、集成熱回路去耦電容器、內(nèi)置補(bǔ)償電路 — 所有這些都消除了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜性，并通過(guò)電路簡(jiǎn)單性和靜音開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器架構(gòu)最大限度地減小了整體解決方案尺寸。

得益于高性能電源轉(zhuǎn)換，LTC7150S 無(wú)需額外的散熱器或氣流即可提供高電流。與大多數(shù)解決方案不同，低EMI和高效率都可以在高頻操作下實(shí)現(xiàn)，從而確保小無(wú)源元件尺寸。圖4顯示了一個(gè)2MHz解決方案，該解決方案采用一個(gè)72nH小型電感器和全陶瓷電容，是一款適用于FPGA和μP應(yīng)用的超薄型解決方案。

圖4.LTC7150S原理圖和熱圖像，適用于5 V輸入至0.85 V/20 A輸出，具有f西 南部= 2 兆赫。

結(jié)論

工業(yè)和汽車(chē)環(huán)境中對(duì)更多智能、自動(dòng)化和傳感的需求正在導(dǎo)致需要越來(lái)越高性能電源的電子系統(tǒng)的激增。除了解決方案尺寸、高效率、熱效率、穩(wěn)健性和易用性之外，低 EMI 已從事后才想到成為關(guān)鍵電源要求。LTC7150S 采用靜音開(kāi)關(guān)器 2 技術(shù)，在緊湊的占板面積內(nèi)滿足嚴(yán)格的 EMI 要求。集成的 MOSFET 和熱管理功能可在高達(dá) 20V 的輸入范圍內(nèi)連續(xù)穩(wěn)定可靠地提供高達(dá) 20A 的電流，開(kāi)關(guān)頻率范圍高達(dá) 3MHz。

審核編輯：郭婷