面向SoC和微處理器應用的高效率20 A單芯片Silent Switcher 2穩壓器

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

       Zhongming Ye，博士，IEEE電力電子學會的高級會員。自2009年以來在凌力爾特(注：現為ADI公司)工作，負責提供各種不同產品的應用支持，包括降壓、升壓、反激式和正激式轉換器。他在電源管理領域的關注點包括面向汽車、醫療和工業應用的高效率、高功率密度和低EMI的高性能電源轉換器和穩壓器。在此之前，他在Intersil公司工作了三年，負責隔離電源產品的PWM控制器。

　　用于工業和汽車系統的先進SoC(片上系統)解決方案的功率預算不斷增加。后續每一代SoC都會添加需要高功率的器件并提高數據處理速度。這些器件需要可靠的功率，包括0.8V(用于內核)、1.2V和1.1V(用于DDR3和LPDDR4)以及5V、3.3V和1.8V(用于外設和輔助元件)。此外，相比傳統的PWM(脈寬調制)控制器和MOSFET所能提供的性能，先進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降壓穩壓器恰恰可以滿足先進SoC功率預算，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提高了工業和汽車電源的高性能標準。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通過高達20V的輸入電壓可靠連續地輸出高達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、運輸和汽車應用中的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穩壓器或LDO穩壓器。

　　2 Silent Switcher2提供出色的EMI性能

　　要在大電流下通過EMI規定通常會涉及復雜的設計和測試挑戰，包括在解決方案的尺寸、效率、可靠性和復雜性等眾多方面的權衡。傳統方法通過降低MOSFET開關邊沿速率和/或降低開關頻率來控制EMI。這兩種策略都需要一些性能折衷，例如效率降低、最小導通和關閉時間增加以及解決方案尺寸更大。龐大復雜的EMI濾波器或金屬屏蔽等替代緩解技術在電路板空間、元件和裝配方面增加了大量成本，并使熱管理和測試復雜化。

　　ADI公司專有的SilentSwitcher2架構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相結合，能夠顯著地減少開關節點振鈴和熱回路中存儲的相關能量，即使存在非常快的開關邊沿也不例外。因此可獲得出色的EMI性能，同時最大限度地降低交流開關損耗。LTC7150S采用SilentSwitcher2技術，可最大限度地降低EMI并實現高效率，簡化了EMI濾波器的設計和布局，是噪聲敏感環境的好選擇。LTC7150S只需在前端使用一個簡單的EMI濾波器，即可通過CISPR22/CISPR32傳導和輻射EMI峰值限制。圖3顯示輻射EMICISPR22的測試結果。