當前大多數電子電路都需要多個(gè)電源電壓。20年前，通用5V電源電壓足以滿(mǎn)足TTL邏輯和系統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(gè)DC-DC轉換級應用中都會(huì )使用開(kāi)關(guān)穩壓器。

圖1顯示了一個(gè)典型電源轉換架構。

圖1.12V電源軌上的各種開(kāi)關(guān)穩壓器

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

通過(guò)讓系統中的不同開(kāi)關(guān)穩壓器同步，可以緩解開(kāi)關(guān)穩壓器輸入端產(chǎn)生的輻射發(fā)射和傳導發(fā)射問(wèn)題。許多DC-DC轉換器IC具有SYNC引腳，可將時(shí)鐘信號提供給該引腳。借助內部鎖相環(huán)(PLL)，每個(gè)DC-DC轉換器的開(kāi)關(guān)頻率設置為所提供的頻率。

圖2.降壓轉換器產(chǎn)生輸入側脈沖電流

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

ADI LTC6902是一款小型附加時(shí)鐘發(fā)生器，用于控制系統中多個(gè)開(kāi)關(guān)穩壓器的SYNC引腳。它是電源開(kāi)發(fā)人員工具箱中的有用工具之一。該時(shí)鐘器件可以提供100kHz至20MHz的時(shí)鐘信號，以一定的相移分別驅動(dòng)多達四個(gè)開(kāi)關(guān)穩壓器的SYNC引腳，而且如果需要，甚至可以使用可選的展頻(SSFM)來(lái)降低頻域中的個(gè)別峰值。在某些應用中，通過(guò)這個(gè)技巧可以滿(mǎn)足不同的EMC要求。

圖3.使用LTC6902等外部時(shí)鐘發(fā)生器模塊解決時(shí)鐘問(wèn)題

圖3顯示了圖1中采用LTC6902多相振蕩器的電源架構。它由5V電壓供電。該電壓由一個(gè)將12V轉換為5V的降壓轉換器產(chǎn)生。對于開(kāi)關(guān)穩壓器，如果它們首先使用自己的內部振蕩器獨立啟動(dòng)，然后再提供外部時(shí)鐘，則一般不會(huì )有問(wèn)題。詳細信息可在相應開(kāi)關(guān)穩壓器的數據手冊中找到。

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(gè)開(kāi)關(guān)穩壓器，也可以實(shí)現低噪聲系統設計。除了通常的優(yōu)化（例如選擇合適的開(kāi)關(guān)穩壓器IC、優(yōu)化電路板布局、添加各種濾波器），使用額外的時(shí)鐘模塊也可能有益。 

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關(guān)于ADI公司

Analog Devices, Inc.(NASDAQ: ADI)在現代數字經(jīng)濟的中心發(fā)揮重要作用，憑借其種類(lèi)豐富的模擬與混合信號、電源管理、RF、數字與傳感技術(shù)，將現實(shí)世界的現象轉化成有行動(dòng)意義的洞察。ADI服務(wù)于全球12.5萬(wàn)家客戶(hù)，在工業(yè)、通信、汽車(chē)與消費市場(chǎng)提供超過(guò)7.5萬(wàn)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(xué)微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)。他于2001年開(kāi)始工作，涉足電源管理業(yè)務(wù)，曾擔任各種應用工程師職位，并在亞利桑那州鳳凰城工作了4年，負責開(kāi)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場(chǎng)應用工程師。