什麼是開關穩壓器的“噪聲”? weilegenghaodilijiezhegeshuyu，rangwomencongkaiguanmoshidianyuanchanshengkuandaixiebonengliangzheyishishirushou。zhezhongrenmenbuxiangyaodenengliangyiliangzhongxingshichuxian，jifushehechuandao
，zaiyejie
，tamentongchangbeichengwei“噪聲”。然而，這個名稱並不夠準確，因為開關穩壓器的輸出“噪聲”根本就不是噪聲
，而是直接與穩壓器的開關切換有關的、自然而然剩餘的高頻分量。這種現象的正確叫法是電磁輻射，或者更常見的叫法是 EMI。而且，確實

，EMI 有輻射和傳導兩種形式。

既然在很多電路應用中，要實現最佳性能，無噪聲、lianghaowenyadedianyuanfeichangzhongyao
，namenenggoujiangdizaizhezhongzhuanhuanguochengbirancunzaidezaoshengyejiufeichangzhongyaole。jiangdizaoshengdeyizhongxianranfangshishishiyongxianxingwenyaqi。raner，jinguanxianxingwenyaqitigongzaoshenghendidedianyuangui，danshizaigaojiangyabishi，qizhuanhuanxiaolvbujia，zhezaidashuchudianliuyingyongzhong
，kenengdaozhishejichuxianreliangwenti。

xiangyingdi，kaiguanwenyaqitongchangbixianxingwenyaqidezhuanhuanxiaolvgao，yincidangzuizhongyingyongxuyaodashuchudianliushi
，kaiguanwenyaqidereliangshejihuigengjiandan。renmennenggouhenhaodilijie，zaijuedingjihusuoyoudianyuanchengbaishi，zujianxuanzehedianlubanbujufahuilefeichangzhongyaodezuoyong。zhexiefangmianjuedingleyunxingshide EMI 和he熱re量liang表biao現xian。對dui外wai行xing而er言yan
，開kai關guan電dian源yuan布bu局ju也ye許xu看kan似si魔mo法fa，但dan實shi際ji上shang
，在zai設she計ji初chu期qi
，這zhe常chang常chang是shi被bei忽hu視shi的de一yi個ge基ji本ben方fang麵mian。既ji然ran總zong是shi必bi須xu滿man足zu運yun行xing時shi的de EMI 要求，那麼對電源運行穩定性有好處的事，通常對降低 EMI 輻射也是有好處的。此外，從一開始就確定一個良好的布局，不會給設計增加任何成本，而且實際上，由於無需 EMI 濾波器、機械屏蔽
、EMI 測試時間和無數次修改電路板，因此還有可能節省了成本。

另外
，在一個設計中采用多個開關模式 DC/DC 穩wen壓ya器qi以yi產chan生sheng多duo個ge軌gui時shi，如ru果guo這zhe些xie穩wen壓ya器qi並bing聯lian，以yi均jun分fen電dian流liu並bing提ti供gong更geng大da的de輸shu出chu功gong率lv
，那na就jiu有you可ke能neng加jia重zhong噪zao聲sheng引yin起qi的de潛qian在zai幹gan擾rao問wen題ti。如ru果guo所suo有you穩wen壓ya器qi都dou以yi一yi個ge相xiang似si的de頻pin率lv運yun行xing (切換)
，那麼電路中多個穩壓器合起來產生的能量就有可能集中在一個頻率附近。這種能量的存在可能會成問題
，尤其是如果印刷電路板 (PCB) 上其餘 IC 以(yi)及(ji)其(qi)他(ta)係(xi)統(tong)電(dian)路(lu)板(ban)相(xiang)互(hu)靠(kao)得(de)很(hen)近(jin)而(er)易(yi)於(yu)受(shou)到(dao)這(zhe)種(zhong)輻(fu)射(she)能(neng)量(liang)影(ying)響(xiang)時(shi)。在(zai)工(gong)業(ye)和(he)汽(qi)車(che)係(xi)統(tong)中(zhong)，這(zhe)尤(you)其(qi)有(you)可(ke)能(neng)造(zao)成(cheng)麻(ma)煩(fan)，因(yin)為(wei)這(zhe)類(lei)係(xi)統(tong)都(dou)是(shi)密(mi)集(ji)排(pai)列(lie)的(de)，而(er)且(qie)非(fei)常(chang)靠(kao)近(jin)電(dian)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)
，例(li)如(ru)機(ji)械(xie)切(qie)換(huan)的(de)電(dian)感(gan)性(xing)負(fu)載(zai)、PWM 驅動功率輸出
、微處理器時鍾和觸點切換。此外，如果以不同頻率切換，那麼互調分量有可能混疊到敏感頻段中。

開關穩壓器輻射

在工業、醫療和汽車環境中
，散熱少、xiaolvgaoduiyingyonghenzhongyao，yincitongchangyongkaiguanwenyaqitidaixianxingwenyaqi。ciwai，kaiguanwenyaqiyibanshishurudianyuanzongxianshangdediyigeyouyuanzujian
，yinciduizhenggechanpinshejideEMI性能有很大的影響。

chuandaofusheyilaiyulianjiedaochanpinshangdedaoxianhezouxian。jiranzaoshengjuxianyushejizhongdetedingduanzihuolianjieqi，namerushangmianyijingtidaodenayang，zaikaifaguochengzhong，changchangkeyitongguolianghaodebujuhuolvboqisheji，xiangduijiaozaodiquebaomanzuchuandaofusheyaoqiu。

輻射 EMI zewanquanshilingyihuishi。dianlubanshangxiedaidianliudesuoyoudongxidoufushediancichang。dianlubanshangdemeiyitiaozouxiandoushitianxian，meiyigetongpingmiandoushixiezhenqi。chulechunzhengxianbohuo DC 電壓

，任何信號都產生遍布信號頻譜的噪聲。即使進行了仔細設計，在係統進行測試之前，電源設計師也從不會真正知道輻射 EMI 有多嚴重。而直到設計基本完成，才會正式進行輻射 EMI 測試。

濾波器常常用來降低 EMI，降jiang低di某mou個ge頻pin率lv或huo某mou個ge頻pin率lv範fan圍wei內nei的de幹gan擾rao強qiang度du。通tong過guo增zeng加jia金jin屬shu屏ping蔽bi和he磁ci屏ping蔽bi，可ke以yi衰shuai減jian經jing由you空kong間jian輻fu射she的de那na部bu分fen能neng量liang。通tong過guo增zeng加jia鐵tie氧yang體ti珠zhu和he其qi他ta濾lv波bo器qi，可ke以yi降jiang伏fu依yi賴lai PCB 走線的那部分能量 (傳導輻射)。EMI 不可能徹底消除
，但是可以衰減到其他通信
、信號處理和數字組件可接受的水平。此外，為了確保符合工業和汽車係統要求，幾家監管機構執行了一些標準。

采cai用yong表biao麵mian貼tie裝zhuang技ji術shu的de新xin式shi輸shu入ru濾lv波bo器qi組zu件jian比bi通tong孔kong式shi組zu件jian性xing能neng高gao。然ran而er
，這zhe種zhong改gai進jin卻que抵di不bu過guo今jin天tian高gao頻pin開kai關guan穩wen壓ya器qi日ri益yi提ti高gao的de要yao求qiu。在zai更geng高gao的de工gong作zuo頻pin率lv上shang要yao求qiu非fei常chang短duan的de最zui短duan接jie通tong和he斷duan開kai時shi間jian，導dao致zhi因yin開kai關guan轉zhuan換huan更geng快kuai而er帶dai來lai更geng高gao次ci諧xie波bo分fen量liang，因yin此ci增zeng大da了le輻fu射she噪zao聲sheng。不bu過guo
，要yao獲huo得de更geng高gao的de轉zhuan換huan效xiao率lv，就jiu需xu要yao這zhe樣yang高gao的de開kai關guan速su度du。開kai關guan電dian容rong器qi充chong電dian泵beng沒mei有you這zhe種zhong問wen題ti
，因yin為wei這zhe種zhong充chong電dian泵beng以yi低di得de多duo的de開kai關guan頻pin率lv工gong作zuo

，而er且qie最zui重zhong要yao的de是shi，可ke以yi容rong許xu較jiao慢man的de開kai關guan切qie換huan而er不bu會hui降jiang低di效xiao率lv。

熟練的 PCB 設計師會設計很小的熱環路，並使屏蔽接地層盡可能靠近激活層。然而，要在去耦組件中存儲充足的能量
，對器件引腳布局、封裝結構、reshejihefengzhuangchicunjiuhuiyouyidingdeyaoqiu，zhexieyaoqiujuedinglezuixiaorehuanluchicun。shiwentigengjiafuzadeshi，zaidianxingpingmianyinshuadianlubanzhong，zouxianzhijiangaoyu 30MHz 的磁性或變壓器型耦合將減弱所有濾波效果
，因為諧波頻率越高
，不希望的磁耦合就越有效。

解決 EMI 問題的另一種方案

已嚐試過真正解決 EMI 問題的方法是，針對整個電路采用屏蔽盒，即使這樣，屏蔽也不能完全防止對盒內敏感電路的耦合。當然，這提高了成本、增大了所需電路板空間、使shi熱re量liang管guan理li和he測ce試shi更geng加jia困kun難nan並bing增zeng加jia了le額e外wai的de組zu裝zhuang費fei用yong。另ling一yi種zhong經jing常chang使shi用yong的de方fang法fa是shi降jiang低di開kai關guan速su度du。這zhe種zhong方fang法fa會hui產chan生sheng一yi些xie不bu希xi望wang的de效xiao應ying，即ji降jiang低di效xiao率lv
，延yan長chang最zui短duan接jie通tong / 斷開時間以及相關的停滯時間，因此降低了潛在的電流控製環路速度。

在某些噪聲應用中，由於相關的 EMI 輻射，電源設計師不喜歡使用基於電感器的穩壓器。同時，由於相對低的轉換效率和需要散熱器
，線性穩壓器 (即 LDO) 也有可能被排除在外。結果，設計師們轉向了另一種常見和稱為充電泵的方法。

充電泵已經出現幾十年了
，它們提供 DC/DC 電壓轉換，用開關網絡給兩個或更多電容器充電和放電。基本充電泵開關網絡在電容器的充電和放電狀態之間切換。如圖 1 所示，C1 是“浮動電容器”
，運送電荷，C2 是“存儲電容器”
，保存電荷，並對輸出電壓濾波。增加“浮動電容器”和開關陣列會實現多種好處。

當開關 S1 和 S3 接通或斷開時，開關 S2 和 S4 斷開或接通
，輸入電源給 C1 充電。在下一個周期中，S1 和 S3 斷開，S2 和 S4 接通，電荷傳送到 C2，產生 VOUT = -(V+)。

高壓充電泵

LTC3245 是一款降壓-升壓型穩壓器，丟棄了傳統上使用的電感器，而采用了一個開關電容器充電泵。其輸入電壓範圍為 2.7V 至 38V，可在沒有反饋分壓器的情況下使用，以產生 3.3V 或 5V 這兩個固定輸出電壓之一，或者通過反饋分壓器設定為 2.5V 至 5.5V 範圍內的任何輸出電壓。最大輸出電流為 250mA（圖2）。LTC3245 能夠調節高於或低於輸入電壓的輸出電壓
，從而能夠滿足汽車冷車發動需求。

這個充電泵用 12V 電源提供 5V/100mA 輸出時
，能實現 80% 的效率
，這幾乎是線性穩壓器的兩倍，從而有可能避免像帶散熱器的 LDO 那樣高之空間和成本要求。該充電泵滿負載時功耗幾乎低 LDO 三倍。參見圖 3 的 LTC3245 效率和功耗曲線。

LTC3245 還具備出色的輻射和傳導 EMI 性能，如圖 4 和5 所示。這些測量結果是在一個符合 CISPR22 和 CISPR25 要求的微型容器中得出的。正如能夠看到的那樣，恰當地去耦合以後
，在滿足政府的輻射和傳導 EMI 監管法規要求方麵
，LTC3245 不會產生任何問題。
在很多工業、醫療和汽車應用中
，運算放大器、驅(qu)動(dong)器(qi)和(he)傳(chuan)感(gan)器(qi)等(deng)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)常(chang)常(chang)需(xu)要(yao)雙(shuang)極(ji)性(xing)電(dian)源(yuan)。不(bu)過(guo)

，罕(han)有(you)可(ke)用(yong)於(yu)負(fu)載(zai)點(dian)處(chu)的(de)雙(shuang)極(ji)性(xing)電(dian)源(yuan)。由(you)於(yu)這(zhe)種(zhong)需(xu)求(qiu)以(yi)及(ji)由(you)於(yu)缺(que)少(shao)簡(jian)便(bian)易(yi)用(yong)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，淩(ling)力(li)爾(er)特(te)公(gong)司(si)開(kai)發(fa)了(le) LTC3260。

LTC3260 是一款負輸出充電泵 DC/DC 轉換器，具備兩個低噪聲 LDO 穩壓器跟隨器，可用單一 4.5V 至 32V 輸入電源產生正和負電源
，如圖 6的完整原理圖所示。該器件可以在高效率突發模式 (Burst Mode®) 運行和低噪聲恒定電流頻率模式之間切換

，從而允許設計師針對應用做出最佳權衡。

LTC3260 可用反相輸入電壓在充電泵輸出 VOUT 端提供高達 100mA 電流。這個 VOUT 還作為負 LDO 穩壓器 LDO- 的輸入電壓。充電泵頻率可用單個電阻器在 50kHz 至 500kHz 範圍內調節。LTC3260 的每個 LDO 都可支持高達 50mA 的負載。而且，每個 LDO 在 50mA 時都有 300mV 壓差電壓
，輸出電阻器分壓器網絡可用來設定輸出電壓。當兩個穩壓器都禁止時
，停機靜態電流僅為 2μA。




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