具擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制的低EMI DC/DC穩(wěn)壓器電路

同樣的設(shè)計設(shè)置將用作采用LTC6909時的基準(zhǔn)。4相并聯(lián)的μModule系統(tǒng)，在40A時以12V輸入、1.5V輸出運(yùn)行，同時它可正常工作的最大電流高達(dá)48A。多相同步可降低一些EMI，但可能還不足以滿足嚴(yán)格的EMI規(guī)范要求。用一個頻譜分析儀來檢查當(dāng)前系統(tǒng)的頻率諧波。觀察到的基頻和諧波范圍為150kHz~30MHz。分辨帶寬是9kHz。結(jié)果如圖2所示。對單個諧波頻率的觀察表明當(dāng)前系統(tǒng)具體的輸出值。視具體的EMI要求的不同，這些諧波尖峰可能超過規(guī)范要求，無法取得合格證書。

LTC6909上的擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制通過連續(xù)改變μModule的時鐘頻率，強(qiáng)制輻射能量分散開以改善EMI，防止該能量停留在任何接收器頻帶內(nèi)。 μModule開關(guān)輻射的紋波是產(chǎn)生不需要的頻譜諧波的罪魁禍?zhǔn)住TC6909擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制功能通過一個偽隨機(jī)噪聲信號，將能量擴(kuò)展到一個寬的頻帶上，從而降低峰值電磁輻射，以降低諧波幅度。

用擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制降低EMI

通過控制MOD引腳，LTC6909可以非常容易地設(shè)置擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制。要啟動擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制，MOD引腳處于浮動狀態(tài)，一個頻率(大約 700kHz，由一個電阻器設(shè)置)由32個調(diào)制速率分頻。這是一個中間設(shè)置，可以很好地描述擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制。圖3所示為頻譜分析儀上的測試結(jié)果，可以觀察到在諧波頻率上有10dB的幅度降低。

令人驚奇的是，對該系統(tǒng)進(jìn)一步的分析表明，在使用擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制時，輸出紋波沒有受到非常大的影響。有和沒有擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制的性能比較如圖4和圖5所示。比較兩圖中的峰峰值，觀察到的變化是很小的。如果仍不信服，可進(jìn)行另一個測試-負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)測試，以進(jìn)一步確證。

頗有爭議的一點(diǎn)是，由于擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制的頻率不斷變化，可能使負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)變差。而當(dāng)20A負(fù)載步進(jìn)時，對輸出進(jìn)行的負(fù)載瞬態(tài)測試顯示，擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制根本不影響響應(yīng)時間。響應(yīng)波形的時間和峰峰值都類似。

結(jié)語

在12V輸入、1.5V輸出、40A、4相μModule DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)計采用擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制時，可將EMI降低10dB。這一設(shè)計利用多相同步和擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制，以產(chǎn)生明顯的效果，如降低輸出電容器電壓額定值、降低紋波和降低EMI。此外，擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制非常易于在LTC6909上實(shí)現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制型工作模式。這個設(shè)計非常有效，是一種快速降低電池干擾的方法。