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ADI带你解读实现庞大电子系统低电磁滋扰的若干应用场景
发布时间:2022-05-21 07:19
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本文摘要:对于汽车、通信以及测试与丈量设备等宽大系统制造商来说,技术的生长带来了终端功效与性能的大幅提升,其泉源在于系统中配备的功效愈加富厚的电子模块。然而功效越富厚,电路就越庞大,岂论是新款汽车中装载的中控集成式多媒体系统、高性能音响系统,还是体积越来越小的5G通信设备(手机及基站),抑或是要求精度越来越高的仪器仪表,对于高精度数字和模拟IC的要求都愈发严苛,特别是在供电需求方面。作为任何电子系统设计不行或缺的部门,电源性能的崎岖对于系统性能的崎岖有着至关重要的影响。

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对于汽车、通信以及测试与丈量设备等宽大系统制造商来说,技术的生长带来了终端功效与性能的大幅提升,其泉源在于系统中配备的功效愈加富厚的电子模块。然而功效越富厚,电路就越庞大,岂论是新款汽车中装载的中控集成式多媒体系统、高性能音响系统,还是体积越来越小的5G通信设备(手机及基站),抑或是要求精度越来越高的仪器仪表,对于高精度数字和模拟IC的要求都愈发严苛,特别是在供电需求方面。作为任何电子系统设计不行或缺的部门,电源性能的崎岖对于系统性能的崎岖有着至关重要的影响。

而电磁滋扰(EMI)特性则是其中最关键的性能之一。这种滋扰通过电磁感应、静电耦合或传导来影响电路,对于电源性能的任何要求(功率密度增加、开关频率更高以及电流更大)都市扩大EMI的影响。因此,如果在设计初期不加以思量,将会严重影响产物的性能及上市时间。

针对此种现状,ADI推出了专为低EMI场景设计的Silent Switcher系列架构稳压器解决方案。Silent Switcher架构这样消除EMI滋扰 最常用的EMI管制尺度是CISPR 25 Class 5,它详细说明晰150 kHz至1 GHz频率下的可接受限值。

要在到达该要求,通常会涉及庞大的设计和测试法式,包罗在解决方案的尺寸、总效率、可靠性和庞大性等众多方面举行权衡。传统方法通过减慢开关边缘或降低开关频率来控制EMI,由此带来的毛病是效率降低,最小开关时间增加,解决方案尺寸增大。替代缓解方案包罗庞大庞大的EMI滤波器、缓冲器或金属屏蔽,这会显著增加电路板空间、元件和装配方面的成本,并使热治理和测试庞大化。

Silent Switcher降压型稳压器设计在高开关频率(>2 MHz)下提供高效率、超低电磁滋扰辐射,从而可实现很是紧凑且低噪声的降压解决方案。该系列接纳了特殊的设计和封装技术:在设计上,通过将热回路分成极性相反的两个回路,形成可以相互抵消的局部磁场;在封装上,通过倒装硅芯片并添加铜柱来缩短内部FET到封装引脚和输入电容的距离,以缩小热回路的规模。使用上述技术,Silent Switcher在2 MHz下能够实现>92%的效率,同时可以轻松切合CISPR 25 5类峰值EMI限制。

新一代的Silent Switcher 2技术的内部结构接纳铜柱取代键合线,增加了内部旁路电容,以及集成式衬底接地平面以进一步提高EMI,使其对PCB结构不敏感,从而可简化设计并降低性能风险。接纳Silent Switcher架构的几大典型应用场景 Ø 应对车载高电流应用 汽车应用要求系统不发生可醒目扰其他汽车系统正常运行的电磁噪声。例如,开关电源是高效率电源转换器,但会发生不受接待的可能影响其他系统的高频信号。开关稳压器噪声发生在开关频率及其谐波处。

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受此类噪声影响的传感器和其他仪器可能会运行不正常,引起可闻噪声或严重的系统故障。下图展示了一种低 IQ(静态电流)、低噪声解决方案,支持汽车I/O和外设的高电流应用。前端的LT8672掩护电路免受电池反向故障和高频交流纹波的影响,正向压降只有几十mV。LT8650S的开关频率为 400 kHz,输入规模为3 V至40 V,两个通道并联事情时输出能力为8 A。

两个去耦电容靠近LT8650S的输入引脚放置。由于接纳 Silent Switcher 2技术,纵然没有安装EMI滤波器,高频EMI性能也十分精彩。该系统切合CISPR 25 Class 5峰值和均值的限值要求,而且裕量很大。

下图显示了在30 MHz至1 GHz规模内的垂直极化的辐射EMI均值测试效果。完整解决方案具有原理图简朴、总元件数很是少、尺寸紧凑等特点,而且EMI性能不受电路板结构变化的影响。Ø 应对宽调光比LED照明应用 LED 照明的许多应用都需要宽调光比。

以汽车为例,汽车平视显示器、信息娱乐系统和仪表盘照明中使用的 LED 背光灯必须具备足够的亮度,以便与在白昼不停涌入车内的直射阳光相抗衡,而且还能把亮度降低几个数量级,以制止在夜间使驾驶者泛起瞬间致盲。这种极端 LED 调光要求在不增加昂贵降噪组件和庞大性的情况下会难以切合 CISPR EMI 尺度。LT3932 通过纳入许多旨在最大限度降低 EMI 的内置功效,使得可同时实现高调光比和低 EMI:· 借助其用于低 EMI 热环路的 Silent Switcher® 架构最大限度降低 EMI。· 内置的扩展频谱频率调制 (SSFM) 功效电路有助降低传导和辐射 EMI。

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· LT3932 的转换速率是受控的,以在保持低噪声性能的同时优化效率。2MHz 汽车 LED 驱动器具有低 EMI 和在内部发生的 PWM 调光以及整个输入规模内的 90% 峰值效率 (未接纳 EMI 滤波器时效率为 ~91%) 集成了 36V、2A 开关的 LT3932 同步降压型 LED 驱动器将其高效率集成化电源开关内置在一个小外形 4mm x 5mm QFN 封装中,并能以高达 2MHz 开关频率运行,适用于紧凑的高带宽设计。

凭借用于处置惩罚开路和短路 LED 的内置故障掩护功效,以及旨在资助降低 EMI 的扩展频谱频率调制,LT3932 可满足汽车和工业 LED 照明应用的苛刻要求。Ø 应对高精度测试丈量应用 为了确保高精度,细密测试和丈量系统需要具有低纹波和辐射噪声的电源解决方案,从而不会降低高分辨率转换器信号链的性能。在这些测试和丈量应用中,生成双极和/或隔离系统电源给系统设计人员带来了电路板面积、开关纹波、EMI和效率方面的挑战。许多细密测试和丈量仪器(如源表或电源)需要举行多象限操作,以获取并丈量正负信号。

这就需要从单个具有低噪声的正电源输入有效地生成正负电源。使用Silent Switcher、μModule稳压器 LTM8074 提高降至更低电压的高效率解决方案如下图所示。

LTM8074是接纳小型4 mm × 4 mm尺寸BGA封装的Silent Switcher、µModule降压稳压器,能够以低辐射噪声提供高达1.2 A电流。此µModule器件效率高且具有极低的辐射噪声,因此是为噪声敏感细密信号链供电的绝佳选择。

凭据毗连到放大器、DAC或ADC等由电源供电元件的PSRR,也许可以从Silent Switcher输出端直接为其供电,无需LDO稳压器进一步过滤电源纹波,而传统开关需要这样做。1.2A的高输出电流也意味着在需要的情况下,它可用于为FPGA等系统中的数字硬件供电。

LTM8074的小尺寸和高集成度使其很是适合空间受限应用,同时简化并加速开关稳压器电源的设计和结构。总结 电子系统当前和未来都在不停生长普及,可以预见,对低 EMI的要求注定会越来越严苛。基于此,ADI将会不停地生长Silent Switcher架构,不停地提供越来越多的解决方案,以资助系统设计人员越发从容应对现在、以及未来的种种挑战。


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