静音开关符合CISPR 5类辐射发射标准，同时保持高转换效率

当最小化EMI是设计优先事项时，线性稳压器可以是一种低噪声解决方案，但散热和效率要求可能会排除这种选择，并指向开关稳压器。即使在EMI敏感型应用中，开关稳压器通常是输入电源总线上的第一个有源元件，无论下游转换器如何，它都会显著影响转换器的整体EMI性能。到目前为止，还没有确定的方法可以保证通过选择电源IC来抑制EMI并达到效率要求。LT8614 静音切换器™监管机构现在使这成为可能。

与当前最先进的开关稳压器相比，LT8614 可将 EMI 降低 20dB 以上。相比之下，它在 10MHz 以上的频率范围内将 EMI 降低了 30 倍，而不会影响同等电路板面积的最小导通和关断时间或效率。它无需额外的元件或屏蔽即可实现这一点，代表了开关稳压器设计的重大突破。

EMI问题的新解决方案

EMI问题的可靠解决方案是在整个电路中使用屏蔽盒。当然，这大大增加了所需的电路板空间、元件和组装成本，同时使热管理和测试复杂化。另一种方法是减慢开关边沿的速度。这会产生降低效率、增加最小导通、关断时间及其相关死区时间的不良影响，并损害潜在的电流控制环路速度。

LT8614 静音开关稳压器无需使用屏蔽盒即可提供屏蔽盒的所需效果（参见图 1）。LT8614 具有一个低 IQ器件消耗的 2.5μA 总电源电流，在空载稳压下 — 对于始终接通的系统非常重要。

图1.LT8614 静音切换器最大限度地降低了 EMI/EMC 辐射，同时在高达 3MHz 的频率下提供了高效率。

其超低压差仅受内部顶部开关的限制。与其他解决方案不同，LT8614 的 V在-V外限制不受最大占空比和最小关断时间的限制。该器件在压差时跳过其关断周期，仅执行所需的最小关断周期，以保持内部顶部开关升压级电压的维持，如图6所示。

同时，最小工作输入电压典型值仅为 2.9V （最大值为 3.4V），因而能够在压差器件的情况下提供 3.3V 电源轨。在高电流条件下，LT8614 的总开关电阻较低，因此具有比同类器件更高的效率。

LT8614 可同步至一个工作频率范围为 200kHz 至 3MHz 的外部频率。 AC 开关损耗很低，因此可以在高开关频率下工作，效率损耗最小。在EMI敏感型应用中，例如许多汽车环境中常见的应用，可以实现良好的平衡，LT8614可以在AM频段以下运行，以实现更低的EMI，或者高于AM频段。在工作开关频率为700kHz的设置中，标准LT8614演示板不超过CISPR25 5类测量中的本底噪声。

图2显示了在电波暗室中以12V输入、3.3V输出/2A、固定开关频率为700kHz进行的测量。为了将LT8614静音开关稳压器技术与另一种当前最先进的开关稳压器进行比较，针对LT8610对该器件进行了测量（参见图3）。测试是在GTEM电池中进行的，在两个器件的标准演示板上使用相同的负载、输入电压和相同的电感。

图2.LT8614 板在电波暗室中符合 CISPR25 辐射标准。本底噪声等于LT8614辐射发射。

图3.LT8614 和 LT8610 的辐射发射比较。

可以看出，与LT20已经非常好的EMI性能相比，使用LT8614静音开关器技术可实现高达8610dB的改进，特别是在更难以管理的高频区域。

在时域中，LT8614在开关节点边缘表现出良性行为，如图4和图5所示。即使在 4ns/div 下，LT8614 静音开关稳压器也能显示最小的振铃。相比之下，如图8610所示，LT4成功地抑制了振铃，但与LT8614相比，热回路中存储的能量更高（图4）。

图4.LT8614 静音开关器和 LT8610 的开关节点上升沿比较。

图 5 显示了 13.2V 输入时的开关节点，以及 LT8614 如何在开关节点上实现接近理想的方波。图 4、5 和图 6 中的所有时域测量均使用 500MHz 泰克 P6139A 探头执行，探头尖端屏蔽与 PCB GND 平面紧密连接。这两款器件均采用现成的演示板。

图5.LT8614 的近乎理想的方波开关波形可实现低噪声操作。

LT42x系列的861V绝对最大输入电压额定值对于汽车和工业环境非常重要。同样重要的是，特别是在汽车情况下，是辍学行为。通常，关键的3.3V逻辑电源必须在冷启动情况下得到支持。在这种情况下，LT8614 静音开关稳压器保持了 LT861x 系列接近理想性能。LT8610/11/14器件在低至 3.4V 的电压下工作，并在必要时尽快开始跳断周期，而不是更高的欠压闭锁电压和替代器件的最大占空比箝位，如图 6 所示。这会产生理想的压差行为，如图7所示。

图6.LT8614 和 LT8610 开关节点的压差行为。

图7.LT8614压差性能。与其他 LT861x 器件一样，该器件可在低至 3.4V 的电压下工作，并在必要时尽快开始跳过周期。

LT8614 的 30ns 低最小导通时间即使在高开关频率下也能实现较大的降压比。因此，它可以从高达 42V 的输入提供单次降压的逻辑内核电压。

结论

众所周知，在初始转换器设计过程中需要仔细注意EMI考虑因素，以便在系统完成时通过EMI测试。LT8614 静音开关稳压器可通过简单的电源 IC 选择确保成功。LT8614 可将当前最先进的开关稳压器的 EMI 降低 20dB 以上，同时提高了转换效率 — 无需额外的组件或额外的屏蔽。

开关稳压器和电磁干扰

印刷电路板布局决定了每个电源的成功或失败。它设置功能、电磁干扰 （EMI） 和热行为。虽然开关电源布局不是一门黑艺术，但在最初的设计过程中往往会被忽视。由于必须满足功能和EMI要求，因此对电源的功能稳定性有利的通常也有利于其EMI辐射。应该注意的是，从一开始就进行良好的布局不会增加成本，但实际上可以节省成本，无需EMI滤波器，机械屏蔽，EMI测试时间和PC板修订。

EMI发射有两种类型：传导和辐射。传导辐射附着在连接到产品的电线和走线上。由于噪声局限于设计中的特定端子或连接器，因此通过良好的布局和滤波器设计，通常可以在开发过程的相对较早阶段确保符合传导辐射要求。

然而，辐射发射是另一回事。电路板上承载电流的所有东西都会辐射电磁场。板上的每一条走线都是天线，每一块铜平面都是一面镜子。除纯正弦波或直流电压外，任何东西都会产生宽信号频谱。即使经过精心设计，设计人员也永远不会真正知道辐射发射会有多糟糕，直到系统经过测试。在设计基本完成之前，无法正式进行辐射发射测试。

滤波器通常用于通过在一定频率或一定频率范围内衰减强度来降低EMI。通过添加金属板作为磁屏蔽来衰减穿过空间（辐射）的一部分能量。位于PCB走线（导通）上的低频部分通过添加铁氧体磁珠和其他滤波器来驯服。EMI无法消除，但可以衰减到其他通信和数字组件可接受的水平。此外，一些监管机构执行标准以确保合规性。

采用表面贴装技术的现代输入滤波器元件比通孔器件具有更好的性能。然而，开关稳压器工作开关频率的增加超过了这种改进。更高的效率、更低的最小导通和关断时间由于开关转换速度更快，导致更高的谐波含量。开关频率每增加一倍，EMI就会变差6dB，而所有其他参数（如开关容量和转换时间）保持不变。如果开关频率增加20倍，宽带EMI的行为类似于一阶高通，辐射将高出10dB。

精明的PCB设计人员将使热回路变小，并使用尽可能靠近有源层的屏蔽接地层。然而，器件引脚排列、封装结构、热设计要求和去耦元件中充分储能所需的封装尺寸决定了最小热回路尺寸。更复杂的是，在典型的平面印刷电路板中，30MHz以上走线之间的磁性或变压器式耦合将减少所有滤波器工作，因为频率越高，不需要的磁性或天线耦合就越有效。

当多个 DC/DC 开关模式稳压器并联以实现均流和更高的输出功率时，干扰和噪声的潜在问题可能会加剧。如果所有稳压器都以相似的频率工作（开关），则电路中多个稳压器产生的组合能量集中在该频率及其谐波上。这种能量的存在可能会成为一个问题，特别是对于印刷电路板和其他系统板上的其余IC彼此靠近并且容易受到这种辐射能量的影响。这在人口稠密且通常靠近音频、RF、CAN总线和各种接收系统的汽车系统中尤其令人不安。

审核编辑：郭婷