Zhongming Ye

低噪聲靜音開關(guān)電源架構(gòu)簡化 EMI 設(shè)計

汽車、運輸和工業(yè)應(yīng)用對噪聲敏感，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。兩者都會產(chǎn)生不良影響，例如降低效率、增加最小導(dǎo)通和關(guān)斷時間以及需要大型解決方案。EMI濾波器或金屬屏蔽等替代解決方案大大增加了所需的電路板空間、元件和組裝成本，同時使熱管理和測試復(fù)雜化。

我們的低噪聲μModule技術(shù)在開關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)計方面取得了突破。采用 μModule 封裝的 LTM8003 穩(wěn)壓器采用一種專有的靜音開關(guān)穩(wěn)壓器架構(gòu)，以最大限度地降低 EMI 輻射，同時在高開關(guān)頻率下提供高效率。穩(wěn)壓器的架構(gòu)和μModule器件的內(nèi)部布局經(jīng)過精心設(shè)計，使穩(wěn)壓器的輸入環(huán)路最小化。這大大減少了開關(guān)節(jié)點振鈴和存儲在熱回路中的相關(guān)能量，即使開關(guān)邊沿非常快。這種安靜的開關(guān)提供了出色的EMI性能，同時最大限度地降低了交流開關(guān)損耗，使穩(wěn)壓器能夠在高開關(guān)頻率下工作，而不會造成明顯的效率損失。??

這種架構(gòu)與擴頻操作相結(jié)合，大大簡化了EMI濾波器的設(shè)計和布局，非常適合噪聲敏感環(huán)境。圖1顯示了輸入側(cè)的簡單EMI濾波器，使演示電路能夠以充足的裕量通過CISPR 25 5類標(biāo)準(zhǔn)，如圖2所示。

圖1.輸入端帶有簡單EMI濾波器的5 V轉(zhuǎn)換器通過CISPR 25 Class 5。

圖2.DC2416A 演示電路通過輻射 EMI 頻譜 CISPR 25 5 類。

連續(xù) 3.5 A，峰值電流能力 6 A

內(nèi)部穩(wěn)壓器能夠安全地提供高達6 A的峰值輸出電流，LTM8003無需額外的熱管理（氣流或散熱器）即可從標(biāo)稱3 V輸入連續(xù)支持5.3 A負載（3.5 V或12 V）。這滿足了工業(yè)機器人、工廠自動化和汽車系統(tǒng)中電池供電應(yīng)用的需求。

–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)、安全地運行，或者需要很大的熱上升裕量。LTM8003H 專為在 –40°C 至 +150°C 內(nèi)部工作溫度范圍內(nèi)滿足規(guī)格要求而設(shè)計。內(nèi)部過熱保護 （OTP） 監(jiān)控結(jié)溫，并在結(jié)溫過熱時停止開關(guān)。

圖3a顯示了一個3.5 A、5 V解決方案，采用7 V至40 V寬輸入范圍工作。標(biāo)稱12 V輸入時的熱性能如圖3b所示。92 V輸入和12 A負載時，典型效率高于2%。

圖3.5 V、3.5 A 解決方案，采用 H 級版本，適用于 7 V 至 40 V 輸入。熱成像顯示不需要笨重的散熱組件。

負輸出–5 V，+3.5 V至+35 V輸入

圖4顯示了從標(biāo)稱5 V輸入提供–4 V、12 A輸出的解決方案，最大輸入為35 V。偏置引腳應(yīng)連接到接地。

圖4.+5 V至+5 V輸入采用–35 V電源供電，可提供高達4 A的電流。

結(jié)論

LTM8003 是一款寬輸入和輸出范圍、低噪聲、3.5 A 降壓型 μModule 穩(wěn)壓器，采用靜音開關(guān)架構(gòu)。3.4 V至40 V輸入可產(chǎn)生0.97 V至18 V輸出，無需電池或工業(yè)電源進行中間調(diào)節(jié)。引腳排列專門設(shè)計為符合FMEA標(biāo)準(zhǔn)，因此在相鄰引腳短路、單引腳接地短路或引腳懸空時，輸出保持在或低于調(diào)節(jié)電壓。冗余引腳可在焊點因振動、老化或?qū)挏囟茸兓內(nèi)趸驍嚅_時增強電氣連接，例如在汽車和運輸應(yīng)用中。

圖5.完整的降壓解決方案僅略大于LTM6 μModule穩(wěn)壓器的25.9 mm×8003 mm基底面。

完整的解決方案適合的緊湊空間并不比LTM6的25.9 mm×3 mm×32.8003 mm的BGA占位面積大多少，包括輸入和輸出電容器。靜態(tài)電流典型值為25 μA，寬溫度范圍為–40°C至+150°C（H級），非常適合空間狹小、工作環(huán)境惡劣以及必須具有低靜態(tài)電流和高可靠性的情況。其功能有助于最大限度地減少設(shè)計工作量，并滿足工業(yè)機器人、工廠自動化、航空電子設(shè)備和汽車系統(tǒng)的嚴格標(biāo)準(zhǔn)。

審核編輯：郭婷