面向SoC和微处理器应用的高效率20 A单芯片Silent Switcher 2稳压器

　　作者/Zhong ming Ye ADI公司电源产品高级应用工程师(美国加利福尼亚州米尔皮塔斯)

       Zhongming Ye，博士，IEEE电力电子学会的高级会员。自2009年以来在凌力尔特(注：现为ADI公司)工作，负责提供各种不同产品的应用支持，包括降压、升压、反激式和正激式转换器。他在电源管理领域的关注点包括面向汽车、医疗和工业应用的高效率、高功率密度和低EMI的高性能电源转换器和稳压器。在此之前，他在Intersil公司工作了三年，负责隔离电源产品的PWM控制器。

　　用于工业和汽车系统的先进SoC(片上系统)解决方案的功率预算不断增加。后续每一代SoC都会添加需要高功率的器件并提高数据处理速度。这些器件需要可靠的功率，包括0.8V(用于内核)、1.2V和1.1V(用于DDR3和LPDDR4)以及5V、3.3V和1.8V(用于外设和辅助元件)。此外，相比传统的PWM(脉宽调制)控制器和MOSFET所能提供的性能，先进SoC解决方案要求更高的性能。因此，SoC所需的解决方案必须更紧凑，具有更高的电流能力、更高的效率，更重要的是，出色的抗EMI(电磁干扰)性能。ADI公司的PowerbyLinear™单芯片SilentSwitcher®2降压稳压器恰恰可以满足先进SoC功率预算，同时也符合SoC尺寸和热限制要求。

　　1 面向SoC的20V输入、20A解决方案

　　LTC7150S提高了工业和汽车电源的高性能标准。它具有高效率、小巧的外形尺寸和低EMI特性。LTC7150S的集成MOSFET和热管理功能可实现通过高达20V的输入电压可靠连续地输出高达20A电流，且无需散热器或气流散热，因此它非常适合用于工业、运输和汽车应用中的SoC、FPGA、DSP、GPU和微处理器解决方案。

　　图1显示使用LTC7150S，开关频率为1MHz时，为SoC和CPU供电的20A、1.2V输出解决方案。该电路非常易于修改，以适应其他的输出组合，包括3.3V、1.8V、1.1V和0.6V，从而充分利用LTC7150S的宽输入范围。LTC7150S具有可作为第一级5V电源的输出电流能力，支持后接多个不同输出的后端二级开关稳压器或LDO稳压器。

　　2 Silent Switcher2提供出色的EMI性能

　　要在大电流下通过EMI规定通常会涉及复杂的设计和测试挑战，包括在解决方案的尺寸、效率、可靠性和复杂性等众多方面的权衡。传统方法通过降低MOSFET开关边沿速率和/或降低开关频率来控制EMI。这两种策略都需要一些性能折衷，例如效率降低、最小导通和关闭时间增加以及解决方案尺寸更大。庞大复杂的EMI滤波器或金属屏蔽等替代缓解技术在电路板空间、元件和装配方面增加了大量成本，并使热管理和测试复杂化。

　　ADI公司专有的SilentSwitcher2架构通过集成热回路电容可自动消除EMI，从而最大限度地减小了噪声天线的尺寸。并且与集成MOSFET相结合，能够显著地减少开关节点振铃和热回路中存储的相关能量，即使存在非常快的开关边沿也不例外。因此可获得出色的EMI性能，同时最大限度地降低交流开关损耗。LTC7150S采用SilentSwitcher2技术，可最大限度地降低EMI并实现高效率，简化了EMI滤波器的设计和布局，是噪声敏感环境的好选择。LTC7150S只需在前端使用一个简单的EMI滤波器，即可通过CISPR22/CISPR32传导和辐射EMI峰值限制。图3显示辐射EMICISPR22的测试结果。