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既要高频高效,又要小尺寸低EMI?这款稳压器实力抢镜

最新更新时间:2020-07-06
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作为任何电子系统设计不可或缺的部分,电源性能的高低对于系统性能的高低有着至关重要的影响,电磁干扰(EMI)特性则是其中最关键的性能之一。而Silent Switcher2系列架构稳压器就是专为低EMI场景设计。



LT8653S 是一款输入电压范围为3 V至42 V的双通道、2 A、同步降压型稳压器。基于Silent Switcher® 2技术,能够使LT8653S在高频下实现高效运行,并且具有出色的EMI性能,可以满足汽车、工业、计算和通信环境的严苛要求。


LT8653S将两个独立稳压器通道集成到一个散热增强型3 mm × 4 mm封装中。每个通道可同时提供2 A连续输出电流,在脉冲负载应用中可提供高达3 A的电流。LT8653S支持突发工作模式Burst Mode®),两个输出均处于稳压状态时仅需要6.2µA的静态电流,这是电池供电系统的一个关键特性。


LT8653S还提供强制连续模式和展频(SSFM)操作。SSFM模式通过将能量扩散到更宽的频谱范围内,降低了基波工作频率和谐波附近的峰值辐射。


LT8653S提供外部补偿选项,可用于优化瞬态响应;或者简单起见,也可使用内部补偿。还提供固定输出选项,两个输出电压可选引脚可产生5 V、3.3 V和1.8 V输出,无需使用外部反馈电阻。


具有低EMI、高效率的双通道2 A稳压器


图1显示使用LT8653S具有低EMI和高效率的双通道输出降压型稳压器应用。输入电压范围为5.8 V至42 V,输出为5 V/2 A和3.3 V/2 A。开关频率设置为2 MHz。内部稳压器由3.3 V输出通过BIAS引脚供电,以降低功耗。启用突发工作模式(SYNC/MODE接至GND)可优化轻负载时的效率。


图1. 具有高效率和低EMI的宽输入范围、双通道、2 A降压型稳压器。


图2显示图1中稳压器的辐射EMI,其符合严格的汽车CISPR 25 5级辐射EMI规范。当LT8653S的开关频率为2 MHz时,稳压器在12 V输入和5 V输出时的峰值效率达到94.8%,而在24 V输入和5 V输出时,效率也达到了92.1%。


图2. 图1中电路的CISPR 25电磁辐射骚扰


内部或外部环路补偿


为了尽量减少元件数量,LT8653S内置适用于大多数系统的内部环路补偿功能,对于需要优化负载瞬态性能的设计,则可采用外部补偿来尽量减少输出电压偏移和瞬态响应时间。图3显示旨在优化瞬态响应的一种双路输出稳压器。


图3. 5 V/2 A和3.3 V/2 A输出,非常快速的负载瞬态响应。


图4显示响应0 A至2 A负载阶跃的5 V输出(VOUT1)。在这种情况下,VOUT偏差小于80 mV。这种快速瞬态响应与LT8653S的高初始精度相结合,可以满足严苛的VOUT容错要求。


图4. 图3中电路5 V电轨的0 A至2 A负载瞬态响应。


固定输出电压选项


为了进一步减少元件数量,可以利用LT8653S的引脚D0和D1可选不同的固定输出电压,从而无需使用外部电阻来设置LT8653S输出电压。根据所选的D0和D1引脚组合,可启用内部反馈电阻分压器,FB引脚则可直接连接至VOUT来调节5 V、3.3 V或1.8 V输出。由于无需使用外部电阻网络,整体解决方案尺寸很小。


内部反馈电阻分压器的总电阻为12 MΩ,因此空载静态电流远低于传统的使用外部电阻分压器电路的静态电流。内部反馈电阻分压器的调节效果比外部分压器更好,外部分压器的电阻误差通常会影响精度。图5显示针对较少器件数量而优化的双输出稳压器——只需将D0和D1引脚浮空即可设置5 V和3.3 V输出。


图5. 较少器件数量、双通道、2 A降压稳压器解决方案。


结论


利用Silent Switcher 2技术,能够使LT8653S在高频下运行,同时提供高效率和低EMI辐射。LT8653S提供宽输入电压范围、低静态电流,并将两个2 A稳压器通道集成在一个小型4 mm × 3 mm封装中,从而减少了器件数量和解决方案尺寸。LT8653S尺寸小,外部器件数量少,对于各种应用仍可实现灵活设计。





关于LT8653S
  • Silent Switcher®2 架构:
    • 可在任何 PCB 上实现超低 EMI
    • 消除了 PCB 布局敏感性
    • 内部旁路电容器可降低发射的 EMI
    • 可选的扩频调制功能
  • 每个通道可同步提供 2 A 直流电流
  • 任一通道可提供高达 3 A 的电流
  • 超低静态电流 Burst Mode® 操作:
    • 将 12 VIN 调节到 5 VOUT1 和 3.3 VOUT2 时 IQ 为 6.2μA
    • 输出纹波 < 10 mVP–P
  • 可选的外部 VC 引脚:快速瞬态响应
  • 强制连续模式
  • 在高频下具有高效率
  • 1 A 时效率为 94.1%,2MHz 时可从 12 VIN 提供 5 VOUT
  • 引脚可选固定输出电压:5 V、3.3 V、1.8 V
  • 快速最短开关接通时间:30 ns
  • 宽输入电压范围:3.0 V 至 42 V
  • 可调并且可同步:300 kHz 至 3 MHz
  • 固定输出引脚复用选项
  • 具备快速内部补偿功能的内部 2 MHz fSW
  • 小型 4 mm × 3 mm 20 引脚 LQFN 封装
  • AEC-Q100 汽车认证正在进行中


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