利用Silent Switcher架構(gòu)的μModule穩(wěn)壓器來控制EMI

汽車、交通運(yùn)輸和工業(yè)應(yīng)用對噪聲敏感并且需要低EMI電源解決方案。傳統(tǒng)方法通過減慢開關(guān)邊沿或降低開關(guān)頻率來控制 EMI。這兩種方法都會產(chǎn)生不良的影響，例如效率下降，最短接通和關(guān)斷時間增加，以及需要采用大尺寸的解決方案。EMI 濾波器或金屬屏蔽等替代方案在所需的電路板空間、組件和裝配方面增加了大量成本，并使熱管理和測試復(fù)雜化。

低噪聲 Silent Switcher 架構(gòu)簡化了EMI設(shè)計(jì)

ADI 的低噪聲μModule?技術(shù)給開關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)帶來了突破。采用 μModule 封裝的 LTM8003 穩(wěn)壓器配備專有的 Silent Switcher? 架構(gòu)，以最大限度降低 EMI 輻射，并在高開關(guān)頻率下提供高效率。穩(wěn)壓器的架構(gòu)和 μModule 器件的內(nèi)部布局設(shè)計(jì)旨在最大限度縮小穩(wěn)壓器的輸入環(huán)路。這能夠顯著地減少開關(guān)節(jié)點(diǎn)振鈴和在熱環(huán)路中存儲的相關(guān)能量，即使存在非常快的開關(guān)邊沿也不例外。這種安靜的開關(guān)切換提供了卓越的EMI性能，同時最大限度降低了AC開關(guān)損耗，從而使得穩(wěn)壓器能在高開關(guān)頻率下運(yùn)行，且效率并無明顯下降。

這種架構(gòu)配合擴(kuò)展頻譜頻率操作，極大地簡化了EMI濾波器設(shè)計(jì)和布局，非常適合那些對噪聲敏感的環(huán)境。圖1顯示了輸入側(cè)的簡單EMI濾波器，使演示電路能夠以足夠的裕量通過 CISPR 25 Class 5標(biāo)準(zhǔn)，如圖2所示。

圖1. 在輸入端配置一個簡單EMI濾波器的5 V轉(zhuǎn)換器符合CISPR 25 Class 5 規(guī)格要求。

圖2. DC2416A 演示電路符合輻射EMI頻譜 CISPR 25 Class 5 規(guī)格要求

3.5A 連續(xù)電流和 6A 峰值電流提供能力

內(nèi)部穩(wěn)壓器能夠安全地提供高達(dá)6 A的峰值輸出電流，當(dāng)依靠一 個12 V標(biāo)稱輸入持續(xù)支持3.5 A負(fù)載（在3.3 V或5 V范圍內(nèi)）時， LTM8003無需采取額外的熱管理措施（氣流或散熱器）。這滿足了工業(yè)機(jī)器人、工廠自動化和汽車系統(tǒng)中的電池供電型應(yīng)用之需。

–40°C 至 +150°C 的寬工作溫度范圍

汽車、工業(yè)和軍事應(yīng)用要求電源電路在超過105°C的環(huán)境溫度下連續(xù)安全運(yùn)行，或者要求為溫升留出較大的儲備空間。LTM8003H專為在–40°C至+150°C的內(nèi)部工作溫度范圍內(nèi)滿足規(guī)格要求而設(shè)計(jì)。內(nèi)部過熱保護(hù)(OTP)電路負(fù)責(zé)監(jiān)視結(jié)溫，并在結(jié)溫過高時停止開關(guān)操作。

圖3a是一款可在7 V至40 V的寬輸入范圍內(nèi)工作的3.5 A、5 V解決 方案。其在12 V標(biāo)稱輸入下的熱性能如圖3b所示。當(dāng)采用一個 12 V輸入并具有2 A負(fù)載時，典型效率高于92%。

圖3. 一款用于7 V至40 V輸入并采用H級版本的5 V、3.5 A解決方案。熱成像顯示無需采用龐大笨重的散熱組件。

從 +3.5 V 至 +35 V 輸入產(chǎn)生 –5 V 負(fù)輸出

圖4是一款采用一個12 V標(biāo)稱輸入（35 V最大輸入）產(chǎn)生–5 V、4 A 輸出的解決方案。BIAS 引腳應(yīng)連接至 GND。

圖4. 一款采用+5 V至+35 V輸入提供高達(dá)4 A輸出電流的–5 V電源。

結(jié)論

LTM8003 是一款采用Silent Switcher架構(gòu)的寬輸入和輸出范圍、低噪聲、3.5 A降壓型μModule穩(wěn)壓器。依靠3.4 V至40 V輸入能夠產(chǎn) 生0.97 V至18 V輸出，從而無需通過電池或工業(yè)電源進(jìn)行中間穩(wěn)壓。其引腳排列專為符合FMEA（失效模式影響分析）要求而特別設(shè)計(jì)，因此如果相鄰引腳短路、單個引腳短路至地、或某些引腳處于浮置狀態(tài)，輸出電壓將保持在或低于調(diào)節(jié)電壓。在焊點(diǎn)因振動、老化或?qū)挿鶞囟茸兓蓜踊蜷_路的情況下（例如：在汽車和交通運(yùn)輸應(yīng)用中），冗余引腳可增強(qiáng)電氣連接。

圖5. 一款完整的降壓解決方案僅稍大于LTM8003 μModule穩(wěn)壓器的 6.25 mm x 9 mm占板面積。

完整的解決方案可安裝在一個比 LTM8003 的 6.25 mm × 9 mm × 3.32 mm BGA封裝面積大不了多少的緊湊空間內(nèi)（包括輸入和輸出電容）。通常，25 μA的靜態(tài)電流和–40°C至+150°C（H 級）的寬工作溫度范圍使其非常適合那些空間擁擠、工作環(huán)境嚴(yán)酷、以及強(qiáng)制要求低靜態(tài)電流和高可靠性的運(yùn)行環(huán)境。該器件的特性有助于最大限度減少設(shè)計(jì)工作量，并滿足針對工業(yè)機(jī)器人、工廠自動化、航空電子設(shè)備和汽車系統(tǒng)的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。