高效率、20A、单芯片静音开关稳压器适用于SoC和微处理器应用

工业和汽车系统中使用的高级SoC（片上系统）解决方案的功率预算不断增加。每一代连续的 SoC 都会增加耗电设备并提高数据处理速度。这些器件需要可靠的电源，包括内核为 0.8V，DDR1 和 LPDDR2 为 1.1V 和 3.4V，外设和辅助组件为 5V、3.3V 和 1.8V。此外，先进的SoC需要比传统PWM控制器和MOSFET更高的性能。因此，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，具有卓越的EMI性能。这就是我们的线性动力™单片式静音开关 2 降压稳压器可满足高级 SoC 功率预算，同时满足 SoC 尺寸和热限制。

20A 解决方案，采用 20V 输入，适用于 SoC

LTC7150S 提高了工业和汽车电源的高性能标准。它具有高效率、小尺寸和低 EMI 的特点。集成的高性能 MOSFET 和热管理功能可从高达 20V 的输入电压可靠、连续地输送高达 20A 的电流，无需散热或气流，使其成为工业、运输和汽车应用中的 SoC、FPGA、DSP、GPU 和 μP 的理想选择。

图 1 示出了采用 1MHz 开关频率的 LTC2S 的 SoC 和 CPU 电源的 20.7150V/1A 输出解决方案。该电路可轻松修改以适应其他输出组合，包括 3.3V、1.8V、1.1V 和 0.6V，以充分利用 LTC7150S 的宽输入范围。LTC7150S 具有充当第一级 5V 电源的输出电流能力，随后可在各种输出上接设多个下游第二级开关或 LDO 稳压器。

 

图1.降压转换器的原理图和效率：12 V在至 1.2 V外在 20 A.

静音切换器 2 具有出色的 EMI 性能

在高电流下通过EMI法规通常涉及复杂的设计和测试挑战，包括解决方案尺寸、效率、可靠性和复杂性方面的众多权衡。传统方法通过减慢 MOSFET 开关边沿速率和/或降低开关频率来控制 EMI。这两种策略都需要权衡取舍，例如效率降低、最小导通和关断时间增加以及解决方案尺寸更大。替代缓解技术，如复杂的笨重EMI滤波器或金属屏蔽，大大增加了电路板空间、元件和组装成本，同时使热管理和测试复杂化。

图2.V在= 14 V， V外= 1 V， 20 A. f西 南部= 400 kHz。

ADI公司专有的静音开关2架构通过集成热回路电容自消除EMI，从而最大限度地减小噪声天线尺寸。这与集成MOSFET相结合，可显著减少开关节点振铃和热回路中存储的相关能量，即使开关边沿非常快。其结果是出色的EMI性能，同时最大限度地降低了交流开关损耗。LTC2S 中集成了静音开关 7150 以最大限度地降低 EMI 并提供高效率，从而大大简化了 EMI 滤波器的设计和布局，非常适合噪声敏感型环境。LTC7150S 通过 CISPR22/32 传导和辐射 EMI 峰值限值，前面只有一个简单的 EMI 滤波器。图3显示了辐射EMI CISPR 22测试结果。

图3.辐射EMI性能如图2所示。

高频、高效率适合狭小空间

集成 MOSFET、集成热回路去耦电容器、内置补偿电路 — 所有这些都消除了系统的设计复杂性，并通过电路简单性和静音开关稳压器架构最大限度地减小了整体解决方案尺寸。

得益于高性能电源转换，LTC7150S 无需额外的散热器或气流即可提供高电流。与大多数解决方案不同，低EMI和高效率都可以在高频操作下实现，从而确保小无源元件尺寸。图4显示了一个2MHz解决方案，该解决方案采用一个72nH小型电感器和全陶瓷电容，是一款适用于FPGA和μP应用的超薄型解决方案。

 

图4.LTC7150S原理图和热图像，适用于5 V输入至0.85 V/20 A输出，具有f西 南部= 2 兆赫。

结论

工业和汽车环境中对更多智能、自动化和传感的需求正在导致需要越来越高性能电源的电子系统的激增。除了解决方案尺寸、高效率、热效率、稳健性和易用性之外，低 EMI 已从事后才想到成为关键电源要求。LTC7150S 采用静音开关器 2 技术，在紧凑的占板面积内满足严格的 EMI 要求。集成的 MOSFET 和热管理功能可在高达 20V 的输入范围内连续稳定可靠地提供高达 20A 的电流，开关频率范围高达 3MHz。

审核编辑：郭婷