傳統(tǒng)上，當(dāng)設(shè)計人員需要極低噪聲電源時，他們會避免使用 DC/DC 開關(guān)，因為它們在產(chǎn)生高頻諧波方面臭名昭著。如果他們確實使用了開關(guān)穩(wěn)壓器，則需要仔細(xì)注意電路板布局、屏蔽和明智地使用濾波元件。LT?1683 和 LT1738 是新型開關(guān)穩(wěn)壓控制器，可創(chuàng)建一個具有顯著較低的傳導(dǎo)和輻射電磁干擾 （EMI） 的 DC/DC 開關(guān)電源。這些控制器通過控制主開關(guān)的電流和電壓壓擺率，從源頭降低EMI。可以放心地構(gòu)建用于噪聲敏感應(yīng)用的可靠 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。

LT1683 和 LT1738 采用一種獲得專利的雙通道控制環(huán)路方法，該方法允許同時控制輸出開關(guān)電壓轉(zhuǎn)換速率和輸出開關(guān)電流轉(zhuǎn)換速率。控制這些壓擺率可消除輸出電壓和輸入電流中大部分高頻諧波能量的來源;因此，需要較少的過濾。壓擺率可由用戶調(diào)節(jié)，因此可以在噪聲和轉(zhuǎn)換器效率之間做出最佳權(quán)衡。通常，最佳設(shè)置只需要百分之幾的效率損失。

LT1683 具有兩個外部 MOSFET 開關(guān)，專為在推挽式拓?fù)渲惺褂枚O(shè)計，而 LT1738 則具有一個用于單開關(guān)拓?fù)涞膯蝹€外部 MOSFET。由于開關(guān)是外部開關(guān)，因此用戶可以完全控制電源的電壓和電流額定值。

切換控制的魔力

分析方波信號的傅里葉分量表明，從基頻開始，諧波峰值在20dB/dec處滾降。如果該方波的邊緣擺動成梯形，則在20/t處進(jìn)行第二次1dB/dec滾降擺結(jié)果，其中 t擺是波形轉(zhuǎn)換所需的時間。

在開關(guān)模式電源中，大部分噪聲是由于電源開關(guān)的開關(guān)動作而產(chǎn)生的。為了提高效率，這些轉(zhuǎn)換通常盡可能突然，但回轉(zhuǎn)這些邊緣可以在適度的效率損失下大大降低噪音。因此，挑戰(zhàn)在于如何將其應(yīng)用于開關(guān)電壓和開關(guān)電流。

在感性負(fù)載的正常開關(guān)周期中，開關(guān)將導(dǎo)通，電流將上升，直到開關(guān)從電感轉(zhuǎn)移電流，然后電壓將下降。因此，我們希望壓擺電流，然后優(yōu)雅地切換到壓擺電壓。當(dāng)開關(guān)關(guān)閉時，應(yīng)該會發(fā)生相反的情況。

LT1683 和 LT1738 采用雙通道反饋環(huán)路來處理轉(zhuǎn)換控制。圖 1 以符號方式顯示了單個通道的外觀。電壓轉(zhuǎn)換控制是使用外部電容C的簡單積分器V，以及充電或放電電流，IVSL，基于用戶定義的外部電阻器，RVSL.

圖1.LT1683 / LT1738 轉(zhuǎn)換控制 （一個通道）。

電流轉(zhuǎn)換控制按以下方式派生。檢測電阻兩端產(chǎn)生的電壓通過內(nèi)部電容器C 進(jìn)行放大和區(qū)分C.因此，電流在 C 中C與 dI/dt 成正比。該電流僅限于一個值，I中超，基于用戶定義的外部電阻器，R中超.以 C 為單位的電流大小C轉(zhuǎn)換為與 I 成比例的電流VSL并應(yīng)用于積分節(jié)點（Cap pin）以控制交換機。通過這種方式，壓擺率既可以調(diào)節(jié)又鏈接，以提供快速高效的開通和關(guān)斷轉(zhuǎn)換。

超低噪聲48V至5V轉(zhuǎn)換器

圖 2 示出了在推挽式正激式轉(zhuǎn)換器拓?fù)渲惺褂?LT1683 的轉(zhuǎn)換器的原理圖。LT1683 包含用于轉(zhuǎn)換器的所有控制電路：振蕩器、誤差放大器、柵極驅(qū)動器和保護(hù)電路。從漏極到電容A和電容B的電容分壓器網(wǎng)絡(luò)提供了一個有效的0.33pF電容，用于電壓轉(zhuǎn)換速率反饋。電流轉(zhuǎn)換反饋發(fā)生在 LT1683 內(nèi)部，并使用 CS 電壓作為其反饋 （開關(guān)電流）。

圖2.LT1683 推挽式轉(zhuǎn)換器。

推挽式拓?fù)浞浅＿m合低噪聲開關(guān)穩(wěn)壓器，因為它從輸入端更連續(xù)地吸收電流，從而減少傳導(dǎo)輻射。

轉(zhuǎn)換器的輸出噪聲如圖3所示。底部跡線是穩(wěn)壓器的輸出電壓。噪聲主要由開關(guān)穩(wěn)壓器的基頻決定。當(dāng)該元件被附加濾波器進(jìn)一步濾除時，開關(guān)穩(wěn)壓器的安靜程度顯而易見——殘余噪聲僅為極小的200μVP-P在 2A 輸出時（帶寬 = 100MHz）。

圖3.圖5電路的2V輸出噪聲。

LT1683 具有許多保護(hù)功能。首先，SHDN引腳為電源提供欠壓鎖定，確保輸入在允許轉(zhuǎn)換器啟動之前啟動并運行。此外，GCL 引腳可防止 MOSFET 上的柵極電壓過高，并防止 MOSFET 在柵極電壓不足的情況下導(dǎo)通。在CS引腳上檢測到過大的開關(guān)電流，MOSFET將被關(guān)斷。由于電壓轉(zhuǎn)換控制，MOSFET漏極上消除了鉗位或緩沖器，開關(guān)振鈴幅度和持續(xù)時間降低了80%以上。

超低噪聲5V至12V升壓轉(zhuǎn)換器

圖 4 示出了一款采用 LT5 的 12V 至 1V/1738A 升壓型轉(zhuǎn)換器。單開關(guān)提供了一種更簡單的解決方案，但代價是噪聲略高。圖5顯示了1A輸出電壓下的噪聲。這是一個非常低的400μVP-P.

圖4.采用 LT5 的 12V 至 1V/1738A 升壓型轉(zhuǎn)換器。

圖5.圖12電路的4V輸出噪聲（帶寬= 100MHz）。

超低噪聲 30W 離線電源

圖 6 顯示了使用外部開關(guān)的靈活性。該電路是一個采用 LT90 和單個高電壓 MOSFET 的交流線路 （264VAC 至 12VAV） 至 2V/5.1738A 轉(zhuǎn)換器。基本拓?fù)涫欠醇な睫D(zhuǎn)換器，它與光隔離器配合使用，可實現(xiàn)輸出的完全電氣隔離。變壓器上的過繞線圈為器件提供電源電壓。

圖6.超低噪聲30W離線電源。

輸入濾波器用于衰減低頻諧波，因此電源可以通過FCC B類規(guī)定。LT1738 減小了高頻諧波和 EMI 噪聲組件，從而免除了在輸入濾波器上增設(shè)接地帽的需要。

結(jié)論

我們創(chuàng)建了兩個新的控制器，使設(shè)計人員能夠自信地處理超低噪聲應(yīng)用。LT1683 和 LT1738 不僅提供了正常的控制器功能，而且還調(diào)節(jié)開關(guān)穩(wěn)壓器中的主要 EMI 組件，從而輕松降低輸出噪聲。DC/DC 轉(zhuǎn)換器現(xiàn)在可用于精密儀器儀表和噪聲敏感寬帶通信設(shè)備等應(yīng)用領(lǐng)域，而不會產(chǎn)生與普通轉(zhuǎn)換器設(shè)計解決方案相關(guān)的不確定噪聲影響。

審核編輯：郭婷