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如何將EMI控制在極低水平?這款穩(wěn)壓器來助力

發(fā)布時間:2021-08-24 來源:亞德諾半導(dǎo)體 責任編輯:lina

【導(dǎo)讀】汽車、交通運輸和工業(yè)應(yīng)用對噪聲敏感并且需要低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。這兩種方法都會產(chǎn)生不良的影響,例如效率下降,最短接通和關(guān)斷時間增加,以及需要采用大尺寸的解決方案。EMI 濾波器或金屬屏蔽等替代方案在所需的電路板空間、組件和裝配方面增加了大量成本,并使熱管理和測試復(fù)雜化。
 
汽車、交通運輸和工業(yè)應(yīng)用對噪聲敏感并且需要低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。這兩種方法都會產(chǎn)生不良的影響,例如效率下降,最短接通和關(guān)斷時間增加,以及需要采用大尺寸的解決方案。EMI 濾波器或金屬屏蔽等替代方案在所需的電路板空間、組件和裝配方面增加了大量成本,并使熱管理和測試復(fù)雜化。

低噪聲 Silent Switcher 架構(gòu)簡化了EMI設(shè)計
 
ADI 的低噪聲μModule技術(shù)給開關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)計帶來了突破。采用 µModule 封裝的 LTM8003 穩(wěn)壓器配備專有的 Silent Switcher架構(gòu),以最大限度降低 EMI 輻射,并在高開關(guān)頻率下提供高效率。穩(wěn)壓器的架構(gòu)和 µModule 器件的內(nèi)部布局設(shè)計旨在最大限度縮小穩(wěn)壓器的輸入環(huán)路。這能夠顯著地減少開關(guān)節(jié)點振鈴和在熱環(huán)路中存儲的相關(guān)能量,即使存在非??斓拈_關(guān)邊沿也不例外。這種安靜的開關(guān)切換提供了卓越的EMI性能,同時最大限度降低了AC開關(guān)損耗,從而使得穩(wěn)壓器能在高開關(guān)頻率下運行,且效率并無明顯下降。
 
這種架構(gòu)配合擴展頻譜頻率操作,極大地簡化了EMI濾波器設(shè)計和布局,非常適合那些對噪聲敏感的環(huán)境。圖1顯示了輸入側(cè)的簡單EMI濾波器,使演示電路能夠以足夠的裕量通過 CISPR 25 Class 5標準,如圖2所示。
 
如何將EMI控制在極低水平?這款穩(wěn)壓器來助力
圖1. 在輸入端配置一個簡單EMI濾波器的5 V轉(zhuǎn)換器符合CISPR 25 Class 5 規(guī)格要求。

如何將EMI控制在極低水平?這款穩(wěn)壓器來助力
圖2. DC2416A 演示電路符合輻射EMI頻譜 CISPR 25 Class 5 規(guī)格要求
 
3.5A 連續(xù)電流和 6A 峰值電流提供能力
 
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,當依靠一 個12 V標稱輸入持續(xù)支持3.5 A負載(在3.3 V或5 V范圍內(nèi))時, LTM8003無需采取額外的熱管理措施(氣流或散熱器)。這滿足了工業(yè)機器人、工廠自動化和汽車系統(tǒng)中的電池供電型應(yīng)用之需。
 
–40°C 至 +150°C 的寬工作溫度范圍
 
汽車、工業(yè)應(yīng)用要求電源電路在超過105°C的環(huán)境溫度下連續(xù)安全運行,或者要求為溫升留出較大的儲備空間。LTM8003H專為在–40°C至+150°C的內(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)電路負責監(jiān)視結(jié)溫,并在結(jié)溫過高時停止開關(guān)操作。
 
圖3a是一款可在7 V至40 V的寬輸入范圍內(nèi)工作的3.5 A、5 V解決 方案。其在12 V標稱輸入下的熱性能如圖3b所示。當采用一個 12 V輸入并具有2 A負載時,典型效率高于92%。
 
如何將EMI控制在極低水平?這款穩(wěn)壓器來助力
圖3. 一款用于7 V至40 V輸入并采用H級版本的5 V、3.5 A解決方案。熱成像顯示無需采用龐大笨重的散熱組件。
 
從 +3.5 V 至 +35 V 輸入產(chǎn)生 –5 V 負輸出
 
圖4是一款采用一個12 V標稱輸入(35 V最大輸入)產(chǎn)生–5 V、4 A 輸出的解決方案。BIAS 引腳應(yīng)連接至 GND。
 
如何將EMI控制在極低水平?這款穩(wěn)壓器來助力
圖4. 一款采用+5 V至+35 V輸入提供高達4 A輸出電流的–5 V電源。
 
結(jié)論
 
LTM8003 是一款采用Silent Switcher架構(gòu)的寬輸入和輸出范圍、低噪聲、3.5 A降壓型µModule穩(wěn)壓器。依靠3.4 V至40 V輸入能夠產(chǎn) 生0.97 V至18 V輸出,從而無需通過電池或工業(yè)電源進行中間穩(wěn)壓。其引腳排列專為符合FMEA(失效模式影響分析)要求而特別設(shè)計,因此如果相鄰引腳短路、單個引腳短路至地、或某些引腳處于浮置狀態(tài),輸出電壓將保持在或低于調(diào)節(jié)電壓。在焊點因振動、老化或?qū)挿鶞囟茸兓蓜踊蜷_路的情況下(例如:在汽車和交通運輸應(yīng)用中),冗余引腳可增強電氣連接。
 
如何將EMI控制在極低水平?這款穩(wěn)壓器來助力
圖5. 一款完整的降壓解決方案僅稍大于LTM8003 µModule穩(wěn)壓器的 6.25 mm x 9 mm占板面積。
 
完整的解決方案可安裝在一個比 LTM8003 的 6.25 mm × 9 mm × 3.32 mm BGA封裝面積大不了多少的緊湊空間內(nèi)(包括輸入和輸出電容)。通常,25 µA的靜態(tài)電流和–40°C至+150°C(H 級)的寬工作溫度范圍使其非常適合那些空間擁擠、工作環(huán)境嚴酷、以及強制要求低靜態(tài)電流和高可靠性的運行環(huán)境。該器件的特性有助于最大限度減少設(shè)計工作量,并滿足針對工業(yè)機器人、工廠自動化、航空電子設(shè)備和汽車系統(tǒng)的嚴格標準。
 
 
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