當(dāng)今大多數(shù)電子電路都需要多個電源電壓。20年前，通用5 V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2.5 V，內(nèi)核需要0.9 V，傳感器需要3.3 V。接口也需要不同的電壓，例如USB為5 V。為了盡可能提高能源效率，當(dāng)今的各個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. 12 V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(dǎo)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(dǎo)發(fā)射。
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 100 kHz至20 MHz的時鐘信號，以一定的相移分別驅(qū)動多達(dá)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顯示了圖1中采用LTC6902多相振蕩器的電源架構(gòu)。它由5 V電壓供電。該電壓由一個將12 V轉(zhuǎn)換為5 V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(xì)信息可在相應(yīng)開關(guān)穩(wěn)壓器的數(shù)據(jù)手冊中找到。
圖3. 使用LTC6902等外部時鐘發(fā)生器模塊解決時鐘問題
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。 |
