面向SoC和微處理器應(yīng)用的高效率20 A單芯片Silent Switcher 2穩(wěn)壓器

　　作者/Zhong ming Ye ADI公司電源產(chǎn)品高級應(yīng)用工程師(美國加利福尼亞州米爾皮塔斯)

       Zhongming Ye，博士，IEEE電力電子學(xué)會的高級會員。自2009年以來在凌力爾特(注：現(xiàn)為ADI公司)工作，負(fù)責(zé)提供各種不同產(chǎn)品的應(yīng)用支持，包括降壓、升壓、反激式和正激式轉(zhuǎn)換器。他在電源管理領(lǐng)域的關(guān)注點(diǎn)包括面向汽車、醫(yī)療和工業(yè)應(yīng)用的高效率、高功率密度和低EMI的高性能電源轉(zhuǎn)換器和穩(wěn)壓器。在此之前，他在Intersil公司工作了三年，負(fù)責(zé)隔離電源產(chǎn)品的PWM控制器。

　　用于工業(yè)和汽車系統(tǒng)的先進(jìn)SoC(片上系統(tǒng))解決方案的功率預(yù)算不斷增加。后續(xù)每一代SoC都會添加需要高功率的器件并提高數(shù)據(jù)處理速度。這些器件需要可靠的功率，包括0.8V(用于內(nèi)核)、1.2V和1.1V(用于DDR3和LPDDR4)以及5V、3.3V和1.8V(用于外設(shè)和輔助元件)。此外，相比傳統(tǒng)的PWM(脈寬調(diào)制)控制器和MOSFET所能提供的性能，先進(jìn)SoC解決方案要求更高的性能。因此，SoC所需的解決方案必須更緊湊，具有更高的電流能力、更高的效率，更重要的是，出色的抗EMI(電磁干擾)性能。ADI公司的PowerbyLinear?單芯片SilentSwitcher?2降壓穩(wěn)壓器恰恰可以滿足先進(jìn)SoC功率預(yù)算，同時也符合SoC尺寸和熱限制要求。

　　1 面向SoC的20V輸入、20A解決方案

　　LTC7150S提高了工業(yè)和汽車電源的高性能標(biāo)準(zhǔn)。它具有高效率、小巧的外形尺寸和低EMI特性。LTC7150S的集成MOSFET和熱管理功能可實現(xiàn)通過高達(dá)20V的輸入電壓可靠連續(xù)地輸出高達(dá)20A電流，且無需散熱器或氣流散熱，因此它非常適合用于工業(yè)、運(yùn)輸和汽車應(yīng)用中的SoC、FPGA、DSP、GPU和微處理器解決方案。

　　圖1顯示使用LTC7150S，開關(guān)頻率為1MHz時，為SoC和CPU供電的20A、1.2V輸出解決方案。該電路非常易于修改，以適應(yīng)其他的輸出組合，包括3.3V、1.8V、1.1V和0.6V，從而充分利用LTC7150S的寬輸入范圍。LTC7150S具有可作為第一級5V電源的輸出電流能力，支持后接多個不同輸出的后端二級開關(guān)穩(wěn)壓器或LDO穩(wěn)壓器。

　　2 Silent Switcher2提供出色的EMI性能

　　要在大電流下通過EMI規(guī)定通常會涉及復(fù)雜的設(shè)計和測試挑戰(zhàn)，包括在解決方案的尺寸、效率、可靠性和復(fù)雜性等眾多方面的權(quán)衡。傳統(tǒng)方法通過降低MOSFET開關(guān)邊沿速率和/或降低開關(guān)頻率來控制EMI。這兩種策略都需要一些性能折衷，例如效率降低、最小導(dǎo)通和關(guān)閉時間增加以及解決方案尺寸更大。龐大復(fù)雜的EMI濾波器或金屬屏蔽等替代緩解技術(shù)在電路板空間、元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。

　　ADI公司專有的SilentSwitcher2架構(gòu)通過集成熱回路電容可自動消除EMI，從而最大限度地減小了噪聲天線的尺寸。并且與集成MOSFET相結(jié)合，能夠顯著地減少開關(guān)節(jié)點(diǎn)振鈴和熱回路中存儲的相關(guān)能量，即使存在非?？斓拈_關(guān)邊沿也不例外。因此可獲得出色的EMI性能，同時最大限度地降低交流開關(guān)損耗。LTC7150S采用SilentSwitcher2技術(shù)，可最大限度地降低EMI并實現(xiàn)高效率，簡化了EMI濾波器的設(shè)計和布局，是噪聲敏感環(huán)境的好選擇。LTC7150S只需在前端使用一個簡單的EMI濾波器，即可通過CISPR22/CISPR32傳導(dǎo)和輻射EMI峰值限制。圖3顯示輻射EMICISPR22的測試結(jié)果。