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高效能稳压器 符合新时代电源设计需求

2021/10/07 - DIGITIMES企划

新时代电子产品的电源设计,对於高效能稳压器的要求大致包括:宽输入电压范围、高转换效率、低静态电流、低输出涟波和低电磁干扰(EMI),以及高频切换等。

这些是目前大部分工程师在设计产品电源时,选择稳压器时的考量条件。茂宣企业应用工程专案经理陈奕全,便在「高效能低杂讯切换式电源设计方案」演说中进行详尽解说。

段标:宽输入电压范围,适合更多应用

首先,针对宽输入电压范围,现阶段电子产品的输入电压从12伏、19伏、24伏到48伏皆有,甚至是车载产品需求更高的电压,所以稳压器的输入电压范围最好能够放宽,尽可能覆盖更广的应用范围。其次,高效率的功率转换,可以大幅降低热处理的负担。

低静态电流,於车载应用的重要性更为凸显,因为能够提升电瓶的使用时间。低输出涟波和低EMI,有利於电子产品通过安规,可以大幅降低产品设计时间。至於高频切换,则能够使减少电路元件数量,使得PCB整体用料减少。

段标:Silent Switcher架构,兼顾EMI及转换效率

工程师在进行产品设计时,常常会面临EMI处理及转换效能的取舍。两者之间的关系犹如跷跷板,很难抓到其中的平衡。如此一来,在设计电源时,该如何同时兼具这两者的优点?Analog Devices推出Silent Switcher架构,提供了这个两难问题的解方。

Silent Switcher架构能在高切换频率(>2 MHz)下提供高效率,具有超低的电磁干扰(EMI)辐射,是尺寸极小的解决方案。Silent Switcher系列采用特殊的设计和封装技巧,能在2 MHz下提供95%效率,超越CISPR 25 Class 5峰值EMI限制的要求。也就是说,Silent Switcher架构能在维持高切换频率的情况下,将EMI可能导致问题的风险降到最低。

ADI推出的LT8640系列转换电压稳器,就是采用Silent Switcher架构,专为最大限度地降低EMI/EMC辐射,并在高达3MHz的频率下提供高效率而设计。此系列在高频下可以实现高效率,效率高达95%(在2MHz,12VIN至 5VOUT),并且提供3.4V至42V的宽输入电压范围。

段标:铜柱倒装芯片封装,减少寄生效应

值得一提的,Silent switch系列使用铜柱倒装芯片封装,由於不需要使用焊线键合式装配技术所要求的长键合线,不会产生大的寄生电阻和电感,从而可减小封装寄生效应。两个对称分布的输入热回路产生的反向磁场相互抵消,并且电回路没有净磁场。

另外,在任何负载下(从零电流至满电流)皆可保持出色的瞬态响应,而且输出电压涟波低於10mVP-P。再者,当输出处於零负载状态时,此系列可提供2.5μA的超低静态电流,足以实现那些要求在非常小负载电流条件下通过energy star等节能规范的应用,这些应用包括汽车和工业产品、一般用途降压及医疗仪器等。

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图说:茂宣企业应用工程专案经理陈奕全,在「高效能低杂讯切换式电源设计方案」演说指出,EMI处理及转换效能的取舍,是电源设计的两难。(DIGITIMES)