當前大多數(shù)電子電路都需要多個電源電壓。20年前，通用5V電源電壓足以滿足TTL邏輯和系統(tǒng)中所有其他部分的需求。如今，微控制器的輸入/輸出(I/O)需要2.5V，內(nèi)核需要0.9V，傳感器需要3.3V。接口也需要不同的電壓，例如USB為5V。為了盡可能提高能源效率，目前的各個DC-DC轉(zhuǎn)換級應(yīng)用中都會使用開關(guān)穩(wěn)壓器。

圖1顯示了一個典型電源轉(zhuǎn)換架構(gòu)。

圖1.12V電源軌上的各種開關(guān)穩(wěn)壓器

如果在系統(tǒng)中使用多種不同開關(guān)頻率的開關(guān)穩(wěn)壓器，則在頻譜中不僅會看到各自的基頻及其諧波，還會看到與不同開關(guān)穩(wěn)壓器的頻率之差相對應(yīng)的拍頻。

通過讓系統(tǒng)中的不同開關(guān)穩(wěn)壓器同步，可以緩解開關(guān)穩(wěn)壓器輸入端產(chǎn)生的輻射發(fā)射和傳導發(fā)射問題。許多DC-DC轉(zhuǎn)換器IC具有SYNC引腳，可將時鐘信號提供給該引腳。借助內(nèi)部鎖相環(huán)(PLL)，每個DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率設(shè)置為所提供的頻率。

圖2.降壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生輸入側(cè)脈沖電流

這是一個很不錯的解決方案，但此時鐘信號如何產(chǎn)生？由于降壓轉(zhuǎn)換器會產(chǎn)生輸入側(cè)脈沖電流，因此確保它們不會同時從輸入源汲取電流是有意義的。相移的外部SYNC時鐘信號在這里提供了一種補救措施。這大大降低了開關(guān)穩(wěn)壓器輸入側(cè)的傳導發(fā)射。

ADI LTC6902是一款小型附加時鐘發(fā)生器，用于控制系統(tǒng)中多個開關(guān)穩(wěn)壓器的SYNC引腳。它是電源開發(fā)人員工具箱中的有用工具之一。該時鐘器件可以提供100kHz至20MHz的時鐘信號，以一定的相移分別驅(qū)動多達四個開關(guān)穩(wěn)壓器的SYNC引腳，而且如果需要，甚至可以使用可選的展頻(SSFM)來降低頻域中的個別峰值。在某些應(yīng)用中，通過這個技巧可以滿足不同的EMC要求。

圖3.使用LTC6902等外部時鐘發(fā)生器模塊解決時鐘問題

圖3顯示了圖1中采用LTC6902多相振蕩器的電源架構(gòu)。它由5V電壓供電。該電壓由一個將12V轉(zhuǎn)換為5V的降壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生。對于開關(guān)穩(wěn)壓器，如果它們首先使用自己的內(nèi)部振蕩器獨立啟動，然后再提供外部時鐘，則一般不會有問題。詳細信息可在相應(yīng)開關(guān)穩(wěn)壓器的數(shù)據(jù)手冊中找到。

除了4相器件LTC6902之外，還有2相器件LTC6908和8相器件LTC6909。

如果一片電路板上有多個開關(guān)穩(wěn)壓器，也可以實現(xiàn)低噪聲系統(tǒng)設(shè)計。除了通常的優(yōu)化（例如選擇合適的開關(guān)穩(wěn)壓器IC、優(yōu)化電路板布局、添加各種濾波器），使用額外的時鐘模塊也可能有益。 

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關(guān)于ADI公司

Analog Devices, Inc.(NASDAQ: ADI)在現(xiàn)代數(shù)字經(jīng)濟的中心發(fā)揮重要作用，憑借其種類豐富的模擬與混合信號、電源管理、RF、數(shù)字與傳感技術(shù)，將現(xiàn)實世界的現(xiàn)象轉(zhuǎn)化成有行動意義的洞察。ADI服務(wù)于全球12.5萬家客戶，在工業(yè)、通信、汽車與消費市場提供超過7.5萬種產(chǎn)品。ADI公司總部位于馬薩諸塞州威明頓市。 

關(guān)于作者

Frederik Dostal曾就讀于德國埃爾蘭根大學微電子學專業(yè)。他于2001年開始工作，涉足電源管理業(yè)務(wù)，曾擔任各種應(yīng)用工程師職位，并在亞利桑那州鳳凰城工作了4年，負責開關(guān)模式電源。他于2009年加入ADI公司，并在慕尼黑ADI公司擔任電源管理現(xiàn)場應(yīng)用工程師。