同样的设计设置将用作采用LTC6909时的基准。4相并联的μModule系统,在40A时以12V输入、1.5V输出运行,同时它可正常工作的最大电流高达48A。多相同步可降低一些EMI,但可能还不足以满足严格的EMI规范要求。用一个频谱分析仪来检查当前系统的频率谐波。观察到的基频和谐波范围为150kHz~30MHz。分辨带宽是9kHz。结果如图2所示。对单个谐波频率的观察表明当前系统具体的输出值。视具体的EMI要求的不同,这些谐波尖峰可能超过规范要求,无法取得合格证书。
attachments/day_091224/0912241206951bc0c6a599a3e4.jpg" onload="return imgresize(this);" onclick="javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>
LTC6909上的扩展频谱频率调制通过连续改变μModule的时钟频率,强制辐射能量分散开以改善EMI,防止该能量停留在任何接收器频带内。 μModule开关辐射的纹波是产生不需要的频谱谐波的罪魁祸首。LTC6909扩展频谱频率调制功能通过一个伪随机噪声信号,将能量扩展到一个宽的频带上,从而降低峰值电磁辐射,以降低谐波幅度。
用扩展频谱频率调制降低EMI
通过控制MOD引脚,LTC6909可以非常容易地设置扩展频谱频率调制。要启动扩展频谱频率调制,MOD引脚处于浮动状态,一个频率(大约 700kHz,由一个电阻器设置)由32个调制速率分频。这是一个中间设置,可以很好地描述扩展频谱频率调制。图3所示为频谱分析仪上的测试结果,可以观察到在谐波频率上有10dB的幅度降低。
令人惊奇的是,对该系统进一步的分析表明,在使用扩展频谱频率调制时,输出纹波没有受到非常大的影响。有和没有扩展频谱频率调制的性能比较如图4和图5所示。比较两图中的峰峰值,观察到的变化是很小的。如果仍不信服,可进行另一个测试-负载瞬态响应测试,以进一步确证。
attachments/day_091224/0912241206bb2a815cf0aaf577.jpg" onload="return imgresize(this);" onclick="javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>
颇有争议的一点是,由于扩展频谱频率调制的频率不断变化,可能使负载瞬态响应变差。而当20A负载步进时,对输出进行的负载瞬态测试显示,扩展频谱频率调制根本不影响响应时间。响应波形的时间和峰峰值都类似。
结语
在12V输入、1.5V输出、40A、4相μModule DC/DC开关稳压器设计采用扩展频谱频率调制时,可将EMI降低10dB。这一设计利用多相同步和扩展频谱频率调制,以产生明显的效果,如降低输出电容器电压额定值、降低纹波和降低EMI。此外,扩展频谱频率调制非常易于在LTC6909上实现,以实现扩展频谱频率调制型工作模式。这个设计非常有效,是一种快速降低电池干扰的方法。