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控制器何時變得越小越好了

2020-03-23
來源:電子工程世界

    與通常只在芯片上集成控制器和電源開關的開關穩(wěn)壓器IC相比,電源模塊還可以集成無數(shù)個無源組件。通常,“電源模塊”一詞一般在集成電感時使用。

    更安靜、更小巧的DC-DC調節(jié)

    開關穩(wěn)壓器本身會產(chǎn)生輻射EMI,在相對較高的頻率工作時需要高dI/dt事件。在醫(yī)療設備、RF收發(fā)器以及測試和測量系統(tǒng)中,通常強制要求EMI合規(guī),這也是信號處理領域的一項關鍵設計挑戰(zhàn)。例如,如果系統(tǒng)未能達到EMI合規(guī)要求,或者開關穩(wěn)壓器會影響到高速數(shù)字或RF信號的完整性,則需要進行調試和重新設計,這樣不僅會延長設計周期,還要重新進行評估,從而導致成本增加。此外,在更密集的PCB布局中,DC-DC開關穩(wěn)壓器一般非常接近噪聲敏感型元件和信號路徑,這更有可能產(chǎn)生噪聲。

    與其依賴于繁瑣的EMI緩解技術,例如降低開關頻率、在PCB上添加濾波電路或安裝屏蔽,更好的方法是從源頭抑制噪聲,即DC-DC硅芯片本身。為了實現(xiàn)更緊湊的DC-DC解決方案,可以將所有組件,包括MOSFET、電感、DC-DC IC,以及所有支持型組件集成到一個類似于表貼IC的微型超模壓塑封裝中。

    除了能夠實現(xiàn)更安靜的DC-DC轉換,滿足大部分EMI合規(guī)標準要求(例如EN 55022 B類),以及實現(xiàn)小尺寸之外,還需要盡可能減少PCB上輸出電容等其他組件的數(shù)量,這點至關重要。通過采用快速瞬態(tài)響應DC-DC調節(jié)器,可以降低對輸出電容的依賴。這意味著通過優(yōu)化內部反饋環(huán)路補償,可在多種工作條件下提供足夠的穩(wěn)定性裕量,支持各種輸出電容,從而簡化整體設計。

    使用最小輸出電容(2 μF × 4.7 μF陶瓷電容)時,LTM8074提供快速瞬態(tài)響應(12 VIN、3.3 VOUT)

    

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    LTM8074是一款1.2 A、40 VIN μModule降壓穩(wěn)壓器,采用4 mm × 4 mm × 1.82 mm、0.65 mm間距BGA微型封裝。3.2 VIN至40 VIN、3.3 VOUT產(chǎn)品解決方案的整體尺寸為60 mm2,只需要兩個0805電容和兩個0603電阻。這種小巧、輕質(0.08 g)的封裝使得器件可以安裝在PCB的背面,而PCB正面通常密布各種元件。該產(chǎn)品采用的Silent Switcher架構可以最小化EMI輻射,讓LTM8074能夠通過CISPR22 B類測試,并降低與其他敏感電路產(chǎn)生EMC問題的可能性。

    并非始終能夠集成所有外部組件。原因如下。例如,某些設置(例如開關頻率或軟啟動時間)應該是可調的,必須向電路發(fā)出指令。這些操作可以通過數(shù)字化方式完成。但是,這可能意味著在系統(tǒng)中使用微控制器和非易失性存儲,并支持相應成本。解決這個問題的一種常見方法是使用外部無源組件來實現(xiàn)這些設置。

    輸入和輸出電容通常被集成到該電源模塊中,但有時候需要從外部連接。圖2顯示了采用了ADI公司新產(chǎn)品LTM8074的電路。

    

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