16V、8A Silent Switcher μModule穩壓器如何成為低噪聲應用的理想之選
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引言
在高精度數據轉換器、醫療器件及射頻(RF)系統等諸多電源應用領域，低噪聲正成為一項越來越常見的要求。傳統上，開關模式直流-直流轉換器一向存在固有噪聲問題，因此并不適合用于對噪聲敏感的應用。ADI公司憑借開創性的Silent Switcher技術，成功研發出μModule穩壓器，能夠在低噪聲應用中展現出出色的性能表現。
LTM4702是一款降壓型直流-直流μModule穩壓器，能夠在3 V至16 V的輸入電壓下，提供最大8 A的輸出電流。它采用了Silent Switcher架構，配有內部熱回路旁路電容，可實現低電磁干擾(EMI)和高效率。LTM4702包含電流模式控制器、功率開關元件、功率電感和部分輸入和輸出電容。
其輸出電壓可在0.3 V至5.7 V之間進行調節。這款IC采用小巧的6.25 mm×6.25 mm×5.07 mm BGA封裝，工作結溫范圍為–40°C至+125°C。
典型應用示例
圖1顯示了一個典型應用的原理圖。它的工作開關頻率大約為800 kHz。開關頻率可通過一個電阻（RT引腳電阻至AGND）輕松調節。SET引腳會精準輸出100 μA的電流，該電流會流經連接在SET引腳和GND之間的外部電阻。穩壓器的輸出電壓將嚴格跟隨SET引腳的電壓，該電壓值由ISET × RSET決定。使用SET引腳旁路電容器，能夠降低對SET引腳上任何電壓尖峰寄生耦合的敏感度。此外，SET引腳旁路電容器不僅可以使輸出實現軟啟動，還能對沖擊電流起到限制作用。效率與負載電流的關系曲線如圖2所示。
圖1 LTM4702 1V、8A降壓型Silent Switcher μModule穩壓器
圖2 效率與負載電流的關系(VIN=12V)
在示例電路中，將SYNC引腳連接至GND可實現脈沖跳躍模式，進而提升輕負載情況下的效率。該器件能夠在強制連續模式(FCM)下運行，可在較寬的負載范圍內實現快速的瞬態響應和全頻率運行。若要啟用FCM，可將SYNC引腳連接至INTVCC或連接到大于3 V的電壓源，也可讓SYNC引腳處于懸空狀態。
使用時鐘源驅動SYNC引腳，能夠使穩壓器與外部時鐘實現同步。該器件可以在300 kHz至3 MHz范圍內同步。穩壓器能與外部時鐘同步的同時，以FCM模式運行。
LTM4702的一大特點是，通過在VOUT引腳和PGSET引腳之間連接一個電阻，即可實現可編程的電源正常狀態指示功能。當輸出電壓超出±7.5%的規定范圍時，電源正常(PG)輸出信號將變為低電平。這款IC還具備其他一些用戶友好的特性，包括使能/關斷控制功能、可選擇內部環路補償或外部環路補償，以及內置溫度監測功能。
超低噪聲Silent Switcher
Silent Switcher系列產品采用了創新的設計和封裝工藝，能夠在實現高效率的同時降低電磁干擾(EMI)。得益于這項獨特技術，該系列穩壓器對PCB布局變化的敏感度大幅降低，不僅簡化了設計流程，還顯著提升了整體性能表現。
LTM4702具備超低噪聲架構，能夠實現出色的低頻(<100 kHz)輸出噪聲性能。僅需配置一個電阻，即可完成輸出電壓的設定，在整個輸出電壓范圍內實現單位增益操作，從而使得輸出噪聲幾乎保持恒定，不受輸出電壓波動的影響。
圖3展示了輻射EMI性能。
圖3 LTM4702的輻射EMI性能
多相并聯操作，實現更高輸出電流
為獲取更高的電流，可以將兩個或多個器件進行并聯。圖4顯示了一個示例：兩個μModule穩壓器并聯，產生高達16 A的負載電流。在該示例中，CLKOUT信號連接至下一IC的SYNC引腳，以確保并聯系統的頻率和相位保持一致。通過將PHMODE引腳接地，使兩個并聯的穩壓器以180°的相位差運行。將補償引腳連接在一起，利用電流模式控制架構實現出色的均流效果。并聯器件的SET引腳僅通過一個SET電阻連接在一起。
圖4 LTM4702兩相、1V、16A降壓型電源
結論
LTM4702是一款功能齊全的8 A降壓型Silent Switcher μModule穩壓器。僅需一個外部電阻，即可實現輸出電壓的精準調節，輸出電壓的可編程范圍為0.3 V至5.7 V。憑借低EMI和低噪聲特性，LTM4702非常適合大電流、噪聲敏感型應用，例如電信/數據通信系統、RF電源、高速/高精度數據轉換器應用等。這款μModule穩壓器兼具外形緊湊、效率出眾、外部組件精簡等諸多優勢。用戶不僅能大幅節省電路板空間，還可顯著縮短設計周期。
作者簡介
Charlie Zhao是ADI公司MMP模塊業務部門的首席工程師。他于2001年加入凌力爾特（現為ADI公司的一部分）。Charlie在電力電子領域的經驗極為豐富。他先后獲得中國浙江大學的學士和碩士學位，以及美國弗吉尼亞理工大學的碩士學位。
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