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面向SoC和微处理器 20A单片式Silent Switcher®2稳压器

2018-05-21 09:28 来源:Analog Devices 编辑:电源网

对于工业和汽车系统中使用的先进 SoC (片内系统) 解决方案而言,功率预算持续地攀升。接连推出的每一代 SoC 都增添了高功耗器件并提升了数据处理速度。这些器件需要可靠的电源,包括用于内核的 0.8V,用于 DDR3 和 LPDDR4 的 1.2V 和 1.1V,以及用于外设和辅助组件的 5V、3.3V 和 1.8V。此外,先进 SoC 的性能要求高于传统 PWM 控制器和 MOSFET 所能提供的水平。因此,所需的解决方案必须更加紧凑、具有较高的电流能力、较高的效率,而且更重要的是必须拥有优越的 EMI 性能。这里正是我们 Power by Linear™ 单片式 Silent Switcher 2 降压型稳压器的用武之地,此类器件能够满足先进 SoC 的功率预算,同时符合 SoC 的尺寸和热限制条件。

采用 20V 输入的 20A 解决方案适用于 SoC

LTC®7150S 抬升了“高性能”在工业和汽车电源中的门槛。该器件具有高效率、小外形尺寸和低 EMI。集成化高性能 MOSFET 和热管理功能电路可在没有散热或冷却气流的情况下依靠高达 20V 的输入电压可靠和连续地输送高至 20A 的电流,因而使其非常适合工业、交通运输和汽车应用中的 SoC、FPGA、DSP、GPU 和微处理器 (μP)。

图 1 示出了一款用于 SoC 和 CPU 电源的 1.2V/20A 输出解决方案,其采用了开关频率为 1MHz 的 LTC7150S。该电路可容易地进行修改以适应其他的输出组合,包括 3.3V、1.8V、1.1V 和 0.6V,从而利用 LTC7150S 的宽输入范围。LTC7150S 拥有作为第一级 5V 电源的输出电流能力,在它的后面可布设一些位于不同输出的下游第二级开关稳压器或 LDO 稳压器。

图 1:降压型转换器的电原理图和效率:12VIN 至 1.2VOUT/20A

图 1:降压型转换器的电原理图和效率:12VIN 至 1.2VOUT/20A

具卓越 EMI 性能的 Silent Switcher 2

在高电流条件下通过 EMI 规则条例通常需要面对精细复杂的设计和测试难题,包括在解决方案尺寸、效率、可靠性和复杂性等诸多因素之间的大量权衡折衷。传统方法是通过减慢 MOSFET 开关边缘速率和 / 或降低开关频率来控制 EMI。这两种策略均涉及权衡取舍,例如:效率下降、最小接通和关断时间增加、以及解决方案尺寸增大等。诸如采用复杂庞大的 EMI 滤波器或金属屏蔽等其他 EMI 抑制方法则在电路板空间、组件和装配方面增加了显著的成本,同时还使热管理和测试工作复杂化。

Analog Devices 专有的 Silent Switcher 2 架构可通过集成型热环路电容器自我抵消 EMI,从而最大限度减小噪声天线尺寸。这与集成化 MOSFET 相结合,显著地减少了开关节点振铃和存储在热环路中的关联能量,即使在开关边缘速率非常快的情况下也不例外。结果是获得了异常出色的 EMI 性能,同时最大限度降低了 AC 开关损耗。LTC7150S 运用了 Silent Switcher 2 以尽量降低 EMI 和实现高效率,从而极大地简化了 EMI 滤波器设计和布局,非常适合那些对噪声敏感的环境。仅在前面布设一个简单的 EMI 滤波器,LTC7150S 即通过了 CISPR22/32 传导和辐射 EMI 峰值限制要求。图 2b 示出了辐射 EMI CISPR22 测试结果。

图 2a:VIN = 14V,VOUT = 1V/20A,fSW = 400kHz

图 2a:VIN = 14V,VOUT = 1V/20A,fSW = 400kHz

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