作者：Charlie Zhao，首席工程師

摘要

在眾多電源應用中，低噪聲表現(xiàn)是一個至關重要的因素。ADI公司憑借開創(chuàng)性的Silent Switcher®技術，結合創(chuàng)新的電路設計與封裝工藝，成功研發(fā)出μModule®穩(wěn)壓器，不僅效率出色，還能有效抑制電磁干擾。得益于這項獨特技術，該系列穩(wěn)壓器對PCB布局變化的敏感度大幅降低，不僅簡化了設計流程，還顯著提升了整體性能表現(xiàn)。ADI的降壓型直流-直流μModule穩(wěn)壓器，能夠在3 V至16 V的輸入電壓下提供最大8 A的輸出電流，是適用于大電流、噪聲敏感型應用的理想緊湊型解決方案。

引言

在高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、醫(yī)療器件及射頻(RF)系統(tǒng)等諸多電源應用領域，低噪聲正成為一項越來越常見的要求。傳統(tǒng)上，開關模式直流-直流轉(zhuǎn)換器一向存在固有噪聲問題，因此并不適合用于對噪聲敏感的應用。ADI公司憑借開創(chuàng)性的Silent Switcher技術，成功研發(fā)出μModule穩(wěn)壓器，能夠在低噪聲應用中展現(xiàn)出出色的性能表現(xiàn)。

LTM4702是一款降壓型直流-直流μModule穩(wěn)壓器，能夠在3 V至16 V的輸入電壓下，提供最大8 A的輸出電流。它采用了Silent Switcher架構，配有內(nèi)部熱回路旁路電容，可實現(xiàn)低電磁干擾(EMI)和高效率。LTM4702包含電流模式控制器、功率開關元件、功率電感和部分輸入和輸出電容。

其輸出電壓可在0.3 V至5.7 V之間進行調(diào)節(jié)。這款IC采用小巧的6.25 mm×6.25 mm×5.07 mm BGA封裝，工作結溫范圍為–40°C至+125°C。

典型應用示例

圖1顯示了一個典型應用的原理圖。它的工作開關頻率大約為800 kHz。開關頻率可通過一個電阻（RT引腳電阻至AGND）輕松調(diào)節(jié)。SET引腳會精準輸出100 µA的電流，該電流會流經(jīng)連接在SET引腳和GND之間的外部電阻。穩(wěn)壓器的輸出電壓將嚴格跟隨SET引腳的電壓，該電壓值由ISET × RSET決定。使用SET引腳旁路電容器，能夠降低對SET引腳上任何電壓尖峰寄生耦合的敏感度。此外，SET引腳旁路電容器不僅可以使輸出實現(xiàn)軟啟動，還能對沖擊電流起到限制作用。效率與負載電流的關系曲線如圖2所示。

圖1.LTM4702 1 V、8 A降壓型Silent Switcher µModule穩(wěn)壓器。

圖2.效率與負載電流的關系(VIN = 12 V)。

在示例電路中，將SYNC引腳連接至GND可實現(xiàn)脈沖跳躍模式，進而提升輕負載情況下的效率。該器件能夠在強制連續(xù)模式(FCM)下運行，可在較寬的負載范圍內(nèi)實現(xiàn)快速的瞬態(tài)響應和全頻率運行。若要啟用FCM，可將SYNC引腳連接至INTVCC或連接到大于3 V的電壓源，也可讓SYNC引腳處于懸空狀態(tài)。

使用時鐘源驅(qū)動SYNC引腳，能夠使穩(wěn)壓器與外部時鐘實現(xiàn)同步。該器件可以在300 kHz至3 MHz范圍內(nèi)同步。穩(wěn)壓器能與外部時鐘同步的同時，以FCM模式運行。

LTM4702的一大特點是，通過在VOUT引腳和PGSET引腳之間連接一個電阻，即可實現(xiàn)可編程的電源正常狀態(tài)指示功能。當輸出電壓超出±7.5%的規(guī)定范圍時，電源正常(PG)輸出信號將變?yōu)榈碗娖健＿@款IC還具備其他一些用戶友好的特性，包括使能/關斷控制功能、可選擇內(nèi)部環(huán)路補償或外部環(huán)路補償，以及內(nèi)置溫度監(jiān)測功能。

超低噪聲Silent Switcher

Silent Switcher系列產(chǎn)品采用了創(chuàng)新的設計和封裝工藝，能夠在實現(xiàn)高效率的同時降低電磁干擾(EMI)。得益于這項獨特技術，該系列穩(wěn)壓器對PCB布局變化的敏感度大幅降低，不僅簡化了設計流程，還顯著提升了整體性能表現(xiàn)。

LTM4702具備超低噪聲架構，能夠?qū)崿F(xiàn)出色的低頻(<100 kHz)輸出噪聲性能。僅需配置一個電阻，即可完成輸出電壓的設定，在整個輸出電壓范圍內(nèi)實現(xiàn)單位增益操作，從而使得輸出噪聲幾乎保持恒定，不受輸出電壓波動的影響。

圖3展示了輻射EMI性能。

圖3.LTM4702的輻射EMI性能。

多相并聯(lián)操作，實現(xiàn)更高輸出電流

為獲取更高的電流，可以將兩個或多個器件進行并聯(lián)。圖4顯示了一個示例：兩個μModule穩(wěn)壓器并聯(lián)，產(chǎn)生高達16 A的負載電流。在該示例中，CLKOUT信號連接至下一IC的SYNC引腳，以確保并聯(lián)系統(tǒng)的頻率和相位保持一致。通過將PHMODE引腳接地，使兩個并聯(lián)的穩(wěn)壓器以180°的相位差運行。將補償引腳連接在一起，利用電流模式控制架構實現(xiàn)出色的均流效果。并聯(lián)器件的SET引腳僅通過一個SET電阻連接在一起。

圖4.LTM4702兩相、1 V、16 A降壓型電源。

結論

LTM4702是一款功能齊全的8 A降壓型Silent Switcher µModule穩(wěn)壓器。僅需一個外部電阻，即可實現(xiàn)輸出電壓的精準調(diào)節(jié)，輸出電壓的可編程范圍為0.3 V至5.7 V。憑借低EMI和低噪聲特性，LTM4702非常適合大電流、噪聲敏感型應用，例如電信/數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、RF電源、高速/高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器應用等。這款µModule穩(wěn)壓器兼具外形緊湊、效率出眾、外部組件精簡等諸多優(yōu)勢。用戶不僅能大幅節(jié)省電路板空間，還可顯著縮短設計周期。

關于ADI公司

Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球領先的半導體公司，致力于在現(xiàn)實世界與數(shù)字世界之間架起橋梁，以實現(xiàn)智能邊緣領域的突破性創(chuàng)新。ADI提供結合模擬、數(shù)字和軟件技術的解決方案，推動數(shù)字化工廠、汽車和數(shù)字醫(yī)療等領域的持續(xù)發(fā)展，應對氣候變化挑戰(zhàn)，并建立人與世界萬物的可靠互聯(lián)。ADI公司2024財年收入超過90億美元，全球員工約2.4萬人。ADI助力創(chuàng)新者不斷超越一切可能。更多信息，請訪問www.analog.com/cn。

作者簡介

Charlie Zhao是ADI公司MMP模塊業(yè)務部門的首席工程師。他于2001年加入凌力爾特（現(xiàn)為ADI公司的一部分）。Charlie在電力電子領域的經(jīng)驗極為豐富。他先后獲得中國浙江大學的學士和碩士學位，以及美國弗吉尼亞理工大學的碩士學位。