面向SoC和微处理器应用的高效率20 A单芯片Silent Switcher 2稳压器

  作者:Zhongming Ye 时间:2018-12-27来源:电子产品世界

  作者/Zhong ming Ye ADI公司电源产品高级应用工程师(美国加利福尼亚州米尔皮塔斯)

       Zhongming Ye,博士,IEEE电力电子学会的高级会员。自2009年以来在凌力尔特(注:现为ADI公司)工作,负责提供各种不同产品的应用支持,包括降压、升压、反激式和正激式转换器。他在电源管理领域的关注点包括面向汽车、医疗和工业应用的高效率、高功率密度和低EMI的高性能电源转换器和稳压器。在此之前,他在Intersil公司工作了三年,负责隔离电源产品的PWM控制器。

  用于工业和汽车系统的先进SoC(片上系统)解决方案的功率预算不断增加。后续每一代SoC都会添加需要高功率的器件并提高数据处理速度。这些器件需要可靠的功率,包括0.8V(用于内核)、1.2V和1.1V(用于DDR3和LPDDR4)以及5V、3.3V和1.8V(用于外设和辅助元件)。此外,相比传统的PWM(脉宽调制)控制器和MOSFET所能提供的性能,先进SoC解决方案要求更高的性能。因此,SoC所需的解决方案必须更紧凑,具有更高的电流能力、更高的效率,更重要的是,出色的抗EMI(电磁干扰)性能。ADI公司的PowerbyLinear™单芯片SilentSwitcher®2降压稳压器恰恰可以满足先进SoC功率预算,同时也符合SoC尺寸和热限制要求。

  1 面向SoC的20V输入、20A解决方案

  LTC7150S提高了工业和汽车电源的高性能标准。它具有高效率、小巧的外形尺寸和低EMI特性。LTC7150S的集成MOSFET和热管理功能可实现通过高达20V的输入电压可靠连续地输出高达20A电流,且无需散热器或气流散热,因此它非常适合用于工业、运输和汽车应用中的SoC、FPGA、DSP、GPU和微处理器解决方案。

  图1显示使用LTC7150S,开关频率为1MHz时,为SoC和CPU供电的20A、1.2V输出解决方案。该电路非常易于修改,以适应其他的输出组合,包括3.3V、1.8V、1.1V和0.6V,从而充分利用LTC7150S的宽输入范围。LTC7150S具有可作为第一级5V电源的输出电流能力,支持后接多个不同输出的后端二级开关稳压器或LDO稳压器。

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  2 Silent Switcher2提供出色的EMI性能

  要在大电流下通过EMI规定通常会涉及复杂的设计和测试挑战,包括在解决方案的尺寸、效率、可靠性和复杂性等众多方面的权衡。传统方法通过降低MOSFET开关边沿速率和/或降低开关频率来控制EMI。这两种策略都需要一些性能折衷,例如效率降低、最小导通和关闭时间增加以及解决方案尺寸更大。庞大复杂的EMI滤波器或金属屏蔽等替代缓解技术在电路板空间、元件和装配方面增加了大量成本,并使热管理和测试复杂化。

  ADI公司专有的SilentSwitcher2架构通过集成热回路电容可自动消除EMI,从而最大限度地减小了噪声天线的尺寸。并且与集成MOSFET相结合,能够显著地减少开关节点振铃和热回路中存储的相关能量,即使存在非常快的开关边沿也不例外。因此可获得出色的EMI性能,同时最大限度地降低交流开关损耗。LTC7150S采用SilentSwitcher2技术,可最大限度地降低EMI并实现高效率,简化了EMI滤波器的设计和布局,是噪声敏感环境的好选择。LTC7150S只需在前端使用一个简单的EMI滤波器,即可通过CISPR22/CISPR32传导和辐射EMI峰值限制。图3显示辐射EMICISPR22的测试结果。

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关键词: SoC 稳压器 201901

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