當今的大多數電子電路都需要多個電源電壓。20年前,通用5 V電源電壓足以滿足TTL邏輯和系統中其他所有需求。例如,如今,微控制器的輸入/輸出(I/O)需要2.5 V,內核需要0.9 V,傳感器需要3.3 V。接口也需要不同的電壓;例如,5 V 用于 USB。為了獲得最大的能效,開關穩壓器是當今各個DC-DC轉換級的運行方式。
圖1所示為典型的電源轉換架構。
圖1.12 V電源軌上的各種開關穩壓器。
如果系統中運行著具有不同開關頻率的各種開關穩壓器,則您不僅會看到頻譜中每個各自的基頻及其諧波,還會看到與各種開關穩壓器頻率之間的差異相對應的拍頻。
開關穩壓器輸入端產生的輻射發射和傳導發射問題可以通過系統中各種開關穩壓器的同步來緩解。許多DC-DC轉換器IC具有SYNC引腳,可以施加時鐘信號。利用內部鎖相環(PLL),每個DC-DC轉換器的開關頻率將自身設置為該提供頻率。
這是一個優雅的解決方案,但這個時鐘信號是如何產生的呢?由于降壓轉換器會產生輸入側脈沖電流,因此有必要確保它們不會同時從輸入源吸收電流。相移外部SYNC時鐘信號提供了補救措施。這大大降低了開關穩壓器輸入側的傳導輻射。
LTC?6902 是一款小型附加時鐘發生器器件,用于控制系統中多個開關穩壓器的 SYNC 引腳。它是電源開發人員工具箱中的有用工具之一。該時鐘器件可提供 100 kHz 至 20 MHz 之間的時鐘信號,以一定的相移分別驅動多達四個開關穩壓器的 SYNC 引腳,如果需要,甚至可以使用可選的擴頻頻率調制 (SSFM) 來降低頻域中的單個峰值。在某些應用中,此技巧允許達到不同的EMC規格。
圖 3 示出了圖 1 中采用 LTC6902 多相振蕩器的電源架構。它提供 5 V 的電壓。該電壓由將12 V轉換為5 V的降壓轉換器產生。如果開關穩壓器首先使用自己的內部振蕩器獨立啟動,然后提供外部時鐘,則開關穩壓器通常不是問題。詳細信息可在相應開關穩壓器的數據手冊中找到。
圖3.利用外部時鐘發生器模塊 (例如 LTC6902) 解決時鐘問題的方法。
除了 LTC6902 4 相器件外,還有 LTC6908(一款兩相器件)和 LTC6909(一款 8 相器件)。
如果一塊板上有多個開關穩壓器,也可以采用低噪聲系統設計。除了常規的優化(例如,選擇合適的開關穩壓器IC、優化電路板布局和添加各種濾波器)之外,使用額外的時鐘模塊也是有益的。
審核編輯:郭婷
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