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電源的噪聲和干擾似乎是設計工程師永遠的痛,怎樣才能減少工程師在系統設計中的噪聲和干擾苦惱呢?Lorry指出,EMI一般是由電源干擾引起的,為解決這個問題ADI的Silent Switcher技術特別對噪聲和干擾指標進行深度優化。而ADI現在正在推出的Silent Switcher 2能達到93%的效率下滿足CISPR25 Class 5 EMI的指標,且遠遠低于國際指標。Lorry很自信的表示:“ADI的競爭對手還處在一代技術,正在跟進第二代,而ADI內部已經著手研發第三代Silent Switcher技術了。”
Silent Switcher2到底是怎么實現的?Lorry指出:“技術本身并不難,難點在于如何在工藝工程上讓它形成環路且在流動的時候是反向的。”如下圖示意:磁場反向形成了閉環回路,這樣的磁場對外界的干擾會小很多。“第三代的Slient Switcher在技術上將會解決如何在超小體積、高功率模式下還能控制EMI,并且要讓EMI指標遠遠低于Class5國際標準。” Lorry對Slient Switcher的未來發展充滿信心。
“低噪聲和紋波對電源來說這很重要。大家知道LDO就是為了降低紋波,而且也能提高效率。但電路板上還有一些給ADC用的基準電源,它的噪聲也比較低。但基準和LDO針對的應用場景卻不一樣,前者追求初始精度和長期穩定性,而后者則是追求怎樣去輸出大電流。” Lorry補充分析道。Lorry給出的下圖對Power By Linear的超低噪聲LDO讓人印象深刻,LT3045的實測噪聲遠低于鋰電池電源的噪聲!
四個典型噪聲示波器采樣圖
超越99%,追求Efficiency的極限
“效率是全世界電源工程難題,Why?因為電感不可能是理想電感,MOS管也不可能是理想開關,這兩者都存在一定的損耗。無論是DCR還是電池轉換,都無法逾越傳統電源的弊端。” Lorry指出,“正是為了提高效率,所以才有了開關電源的出場。”十多年前的開關電源就已經達到90+%的效率,雖然永遠不可能100%,但可以追求效率的極致。
“為了減少外圍器件的體積,我們把開關頻率提高了。但是頻率的提升會導致開關的損耗越來越大,效率也很難提升,怎么辦?”Lorry自問自答提出的這個難題,“電感作為儲能器件一定有轉換的效率問題,所以我們考慮去掉電路中的電感,最近發布的LTC7820就是這樣一個沒有電感的開關電源。”
通過ADI創新技術和工藝方法設計出的LTC7820,是一款固定比例高電壓高功率開關電容器 / 充電泵控制器,它達到了99%左右的轉換效率,即便在2A到20A范圍的輸出電流中,也能可維持99%的電源轉換效率。也可從高達 72V 的輸入電壓實現一個 2:1 的降壓比、從高達 36V 的輸入電壓實現一個 1:2 的升壓比、或從高至 36V 的輸入電壓實現一個 1:1 的負輸出轉換比。
“雖然 LTC7820要求的電壓轉換是呈比例的才能維持99%的轉化效率,但第二代產品LTC7821 采用了一種把軟開關充電泵拓撲與一個同步降壓型轉換器相結合的專有架構,以提供比傳統開關架構更勝一籌的效率。” Lorry 在介紹LTC7821時特地強調了其獨特的構架。
電源創新,期待 Power By Linear的力量
人類追求更高效率利用能源的歷史大概與人類本身一樣長,隨著環境意識增強以及物聯網應用普及、產品便攜、可穿戴的趨勢發展下,在電源的小尺寸、低EMI、高效率上的創新會依然層出不窮。作為整合后的強勢電源品牌,結合ADI高性能信號鏈技術,Power By Linear在未來高性能電源領域的表現可以有更高的期待。