Využijte výhody architektury „Silent Switcher“

Architektura „Silent Switcher“ firmy Linear Technology výrazným způsobem snižuje EM emise.

Toto je archivní článek z 04.01.2018. Některé informace již nemusí být aktuální a ve shodě se současným stavem. V případě pochybností Vám rádi poskytneme aktuální informace.

Jak to funguje?

Architektura „Silent Switcher“ první generace použitá v obvodech LT8614, LT8640, LT8641 snižuje EM emise pomocí:
1. návrhu interní struktury obvodu a optimálním rozmístěním vývodů na pouzdře
2. dobře kontrolovanými náběžnými a doběžnými hranami
3. správným návrhem plošného spoje, který minimalizuje plochy "horkých smyček" na desce plošných spojů (DPS)
4. minimalizací impedance GND na DPS
5. rozprostřením spektra modulací spínací frekvence

Vylepšená verze, „Silent Switcher 2“ použitá v obvodech LT8609S, LT8640S, LT8643S, LT8645S jde ještě dále:
1. interní struktura obsahuje zemnící plochu a namísto drátků propojujících čip a vývody pouzdra jsou použity měděné sloupečky
2. integruje kondenzátory připojené k vývodům BST a INTVcc, čímž ještě více minimalizuje plochy "horkých smyček“

Jak souvisí náběžné/doběžné hrany se spektrem signálu?

Dalším zdrojem vysokofrekvenční (vf) energie je zakmitávání na hranách. Průběh napětí v spínacím uzlu může vypadat takto:

ale i takto:
Doba náběhu a doběhu je řádově v ns, přesto už první obvod této série, LT8614 má hrany téměř bez zákmitů. Čím strmější jsou hrany, tím více vysokofrekvenčních složek signál obsahuje. Čím je frekvence vyšší, tím kratší anténu potřebujeme pro efektivní vyzařování. Anténu do obvodu nepřidáváme úmyslně, ale mnoho struktur, které používáme jako části systému a DPS jsou antény.

Vyzařování ze spínaného regulátoru

Vyzařování se vyskytuje v rozdílovém a souhlasném módu.
Rozdílový mód vyzařování je výsledkem normální funkce obvodu, je způsoben proudem tekoucím ve smyčkách, tvořených vodiči v obvodu. Smyčky fungují jako malé smyčkové antény a vyzařují hlavně magnetická pole. Ačkoli jsou tyto smyčky potřebné pro činnost obvodu, pro minimalizaci vyzařování musí být jejich velikost a plocha v procesu návrhu kontrolovány.
Souhlasný mód vyzařování je výsledkem parazitních prvků v obvodu a je způsoben úbytkem napětí na vodičích. Proud tekoucí přes impedanci GND vytváří úbytky napětí. Když jsou k systému připojeny kabely, jsou buzeny souhlasným potenciálem GND a formují antény, které vyzařují hlavně elektrická pole. Parazitní prvky nejsou úmyslně přidány do systému, proto je porozumění a kontrola souhlasného vyzařování často obtížnější.

Proč minimalizovat plochu „horkých smyček“?

Využijte výhody architektury „Silent Switcher“
Při sepnutém spínači S1 (po rozepnutí S1 a sepnutí S2) teče proud v červené (modré) a zelené smyčce. di/dt v červené a modré smyčce je omezeno indukčností cívky. Průběh proudu je stejnosměrný se superponovanou trojúhelníkovou složkou. di/dt v zelené smyčce je omezeno pouze parazitními indukčnosti a je podstatně větší než v červené nebo modré smyčce. Zelená smyčka je naší "horkou smyčkou“. Cds na obrázku je kapacita mezi D-S MOSFET tranzistory S1 a S2.


Další „horkou smyčkou“ je boost obvod.
Využijte výhody architektury „Silent Switcher“
Proud tekoucí "horkou smyčkou" vytváří smyčkovou anténu. Pro smyčku s obvodem menším než ¼ vlnové délky je maximální intenzita elektrického pole E rovnoběžná se smyčkou.

E=K1 f2 A I_dm
• f – spínací frekvence a její harmonické složky
• I_dm – proud tekoucí ve smyčce
• A – plocha smyčky

Když zkombinujeme obálku spektra pravoúhlého signálu s frekvenční charakteristikou smyčkové antény (f2 -> 20 log f2 = 40 log f => 40db/dec) dostaneme obálku vyzařovacích EM emisí v rozdílovém módu.
Využijte výhody architektury „Silent Switcher“


Obálka platí pro rozsah frekvencí, kdy je obvod smyčky menší než ¼ vlnové délky.

Příklad: Pro frekvenci 1GHz (horní limit pro měření vyzařování během EMC testů) je vlnová délka ve vzduchu Lambda=c/f=3e8/1e9=0,3m => Lamdba/4=75mm. Obvod smyčky na DPS je typicky menší než 75mm, pro tuto anténu tedy platí výše uvedená obálka.

Strmé doběžné/náběžné hrany jsou potřebné pro činnost obvodu, jediným způsobem jak minimalizovat vyzařování je zmenšení plochy A správným návrhem plošného spoje.

Proč minimalizovat impedanci GND?

Proudy tekoucí po GND na DPS vytvářejí úbytek napětí. Se zvyšující se frekvencí impedance stoupá v důsledku indukčnosti spojů. K takové GND stačí připojit anténu a problém s EMC je tu.

Intenzita elektrického pole krátkého dipólu je E = K2 f L I_cm

• f – spínací frekvence a její harmonické složky
• I_cm – proud tekoucí ve smyčce
• L – délka dipólu
Když zkombinujeme obálku spektra pravoúhlého signálu s frekvenční charakteristikou antény, dostaneme obálku vyzařovaných souhlasných EM emisí.
Porovnáním obálky vyzařování pro rozdílový a souhlasný mód by se mohlo zdát, že souhlasný mód vyzařování je pravděpodobnějším problémem při nízkých frekvencích a rozdílový mód při vysokých frekvencích.


Pokud má rozdílový mód vyzařování vytvořit stejnou intenzitu elektrického pole jako souhlasný, potom K1 f2 A I_dm = K2 f L I_cm. Když vyjádříme poměr I_dm/I_cm, dostaneme

I_dm/I_cm=K2 L/ K1 f A = 48e6 L/f A [Henry W. Ott, Electromagnetic Engineering Compatibility]

pre f=100MHz, obvod smyčky 40mm => A=127,3mm2=127,3e-6m2, délka kabelu (anténa) 1m je I_dm/I_cm= 3770

Jinými slovy, souhlasný mód vyzařování je podstatně efektivnější než rozdílový mód.
Na úrovni DPS je možné omezit vyzařování minimalizací impedance GND.

Jak nám pomůže rozprostření spektra?

Napájecí zdroje neprojdou přes EMC testy ne proto, že by generovaly příliš mnoho rušení, ale proto, že je energie soustředěna v úzkém frekvenčním pásmu kolem harmonických násobků spínací frekvence. Frekvenční modulace spínací frekvence nemění celkové množství energie, ale rozprostře ji do frekvenčního pásma širšího, než je šířka vstupního filtru spektrálního analyzátoru, používaného při EMC měřeních. Obvody "Silent Switcher" modulují spínací frekvenci v rozsahu přibližně 20% trojúhelníkovým signálem. Na obrázku je spektrum generované obvodem LT8640.

Pro více informací o produktech značky Linear Technology nás prosím kontaktujte na adrese  info@soselectronic.cz

Vlastnosti:

  • Ultra nízké EM emise
  • Modulace spínací frekvence rozprostřeným spektrem
  • Účinnost do 95% při 1MHz, do 94% při 2MHz
  • Široký rozsah vstupního napětí: 3V až 65V (LT8641, LT8645S), 3,4 až 42V (LT8614, LT8640, LT8609S, LT8640S, LT8643S)
  • Výstupní proudy: LT 8609S - 2A, LT8641 - 3,5A, LT8614 - 4A, LT8640 - 5A, LT8640S a LT8643S - 6A, LT8645S - 8A
  • Navrženy v souladu s AEC-Q100: LT8609S, LT8641, LT8640, LT7640S, LT8645S.

Nezmeškejte takové články!

Líbí se Vám naše články? Nezmeškejte už ani jeden z nich! Nemusíte se o nic starat, my zajistíme doručení až k Vám.

Hlavní produkty


LT8612IUDE#PBF ANALOG DEVICES  
LT8612IUDE#PBF

42V 6A Synchronous Step-Down Regulator QFN28

Spínané regulátory napětí

Obj. číslo : 167481
Výrobce: ANALOG DEVICES
skladem 0 ks
(01.07.2022: 500 ks)
(02.12.2022: 1361 ks)
1 ks+
2 ks+
5 ks+
20 ks+
301,00 Kč
293,00 Kč
276,00 Kč
257,00 Kč
Objednávám:
  • Vložit do košíku
  • Vyžádat cenu
  • Přidat k oblíbeným
  • Sledovat položku
  • Přidat produkt do porovnávače

LT8641EUDC#PBF ANALOG DEVICES  
LT8641EUDC#PBF

Synchrónní buck regulátor 65V/3,5A QFN18

Spínané regulátory napětí

Obj. číslo : 235441
Výrobce: ANALOG DEVICES
Objednávám:
  • Vložit do košíku
  • Vyžádat cenu
  • Přidat k oblíbeným
  • Sledovat položku
  • Přidat produkt do porovnávače
Vyžádat cenu

LT8641IUDC#PBF ANALOG DEVICES  
LT8641IUDC#PBF

Synchronous Buck regulator 65V/3,5A QFN18

Spínané regulátory napětí

Obj. číslo : 265374
Výrobce: ANALOG DEVICES
Objednávám:
  • Vložit do košíku
  • Vyžádat cenu
  • Přidat k oblíbeným
  • Sledovat položku
  • Přidat produkt do porovnávače
Vyžádat cenu

Doplňující produkty


LT8609SEV#PBF ANALOG DEVICES  
LT8609SEV#PBF

Synchrónní buck regulátor 42V/2A LQFN16

Spínané regulátory napětí

Obj. číslo : 287164
Výrobce: ANALOG DEVICES
Objednávám:
  • Vložit do košíku
  • Vyžádat cenu
  • Přidat k oblíbeným
  • Sledovat položku
  • Přidat produkt do porovnávače
Vyžádat cenu

LT8609SIV#PBF ANALOG DEVICES  
LT8609SIV#PBF

Synchrónní buck regulátor 42V/2A LQFN16

Spínané regulátory napětí

Obj. číslo : 287165
Výrobce: ANALOG DEVICES
skladem 0 ks
(13.01.2023: 100 ks)
1 ks+
2 ks+
10 ks+
50 ks+
159,00 Kč
148,00 Kč
135,00 Kč
125,00 Kč
Objednávám:
  • Vložit do košíku
  • Vyžádat cenu
  • Přidat k oblíbeným
  • Sledovat položku
  • Přidat produkt do porovnávače

LT8640EUDC-1#PBF ANALOG DEVICES  
LT8640EUDC-1#PBF

Synchronous Buck regulator 42V/5A QFN18

Spínané regulátory napětí

Obj. číslo : 265378
Výrobce: ANALOG DEVICES
Objednávám:
  • Vložit do košíku
  • Vyžádat cenu
  • Přidat k oblíbeným
  • Sledovat položku
  • Přidat produkt do porovnávače
Vyžádat cenu

LT8640EUDC#PBF ANALOG DEVICES  
LT8640EUDC#PBF

Synchronous Buck regulator 42V/5A QFN18

Spínané regulátory napětí

Obj. číslo : 265380
Výrobce: ANALOG DEVICES
Objednávám:
  • Vložit do košíku
  • Vyžádat cenu
  • Přidat k oblíbeným
  • Sledovat položku
  • Přidat produkt do porovnávače
Vyžádat cenu

LT8640IUDC-1#PBF ANALOG DEVICES  
LT8640IUDC-1#PBF

Synchronous Buck regulator 42V/5A QFN18

Spínané regulátory napětí

Obj. číslo : 265381
Výrobce: ANALOG DEVICES
Objednávám:
  • Vložit do košíku
  • Vyžádat cenu
  • Přidat k oblíbeným
  • Sledovat položku
  • Přidat produkt do porovnávače
Vyžádat cenu

LT8640IUDC#PBF ANALOG DEVICES  
LT8640IUDC#PBF

Synchronous Buck regulator 42V/5A QFN18

Spínané regulátory napětí

Obj. číslo : 265382
Výrobce: ANALOG DEVICES
skladem 0 ks
(02.06.2023: 50 ks)
1 ks+
2 ks+
5 ks+
20 ks+
262,00 Kč
255,00 Kč
239,00 Kč
223,00 Kč
Objednávám:
  • Vložit do košíku
  • Vyžádat cenu
  • Přidat k oblíbeným
  • Sledovat položku
  • Přidat produkt do porovnávače

LT8640SEV#PBF ANALOG DEVICES  
LT8640SEV#PBF

Synchrónní buck regulátor 42V/6A LQFN24

Spínané regulátory napětí

Obj. číslo : 287166
Výrobce: ANALOG DEVICES
Objednávám:
  • Vložit do košíku
  • Vyžádat cenu
  • Přidat k oblíbeným
  • Sledovat položku
  • Přidat produkt do porovnávače
Vyžádat cenu

LT8640SIV#PBF ANALOG DEVICES  
LT8640SIV#PBF

Synchrónní buck regulátor 42V/6A LQFN24

Spínané regulátory napětí

Obj. číslo : 264762
Výrobce: ANALOG DEVICES
skladem 0 ks
1 ks+
2 ks+
5 ks+
20 ks+
284,00 Kč
274,00 Kč
259,00 Kč
243,00 Kč
Objednávám:
  • Vložit do košíku
  • Vyžádat cenu
  • Přidat k oblíbeným
  • Sledovat položku
  • Přidat produkt do porovnávače

LT8643SEV#PBF ANALOG DEVICES  
LT8643SEV#PBF

Synchrónní buck regulátor 42V/6A LQFN24

Spínané regulátory napětí

Obj. číslo : 287172
Výrobce: ANALOG DEVICES
Objednávám:
  • Vložit do košíku
  • Vyžádat cenu
  • Přidat k oblíbeným
  • Sledovat položku
  • Přidat produkt do porovnávače
Vyžádat cenu

LT8643SIV#PBF ANALOG DEVICES  
LT8643SIV#PBF

Synchrónní buck regulátor 42V/6A LQFN24

Spínané regulátory napětí

Obj. číslo : 287173
Výrobce: ANALOG DEVICES
Objednávám:
  • Vložit do košíku
  • Vyžádat cenu
  • Přidat k oblíbeným
  • Sledovat položku
  • Přidat produkt do porovnávače
Vyžádat cenu
Souhlasíte s ukládáním cookies?
Vítejte na stránkách SOS electronic. Než vstoupíte do našeho online světa, chceme vás požádat o možnost ukládání souborů cookies do vašeho prohlížeče. Váš souhlas nám pomůže bezchybně zobrazovat stránku, měřit její výkon a sledovat další statistiky. Kromě toho vám můžeme přinášet nabídku našich produktů a služeb, šitých doslova na míru. Cookies poskytujeme také třetím stranám. U nás jste však v bezpečí.
Správné fungování webu
Stabilnější technická kontrola
Lepší marketingová nabídka

Více o souborech cookies
Více o zpracování osobních údajů