为EMI敏感和高速SERDES系统供电

作者：凌力尔特公司 Afshin Odabaee、David Ng和Jim Yin

开关稳压器噪声辐射

有两种类型的辐射：传导和辐射。传导辐射依赖于连接一个产品的导线和走线。既然噪声局限于设计中的特定终端或连接器，那么常常可以用良好的布局或滤波器设计在开发过程中相对较早地保证符合传导辐射要求。

辐射是另一回事。电路板上携带电流的所有东西都辐射一个电磁场。电路板上的所有走线都是天线，所有铜平面都是谐振器。不同于纯正弦波或 DC 电压的任何信号都产生遍布信号频谱的噪声。即使进行了仔细设计，仍然无人在系统得到测试之前真正知道辐射情况有多糟，而且辐射测试直到设计基本完成才能正式进行。

那么设计工程师能做的是什么呢？一种方法是使用经过预先测试并已知具有低辐射的器件。使用这些"经过检验和认证"的器件极大地提高了设计师成功的机会。

任何变化的电流或电压都会产生电磁 (EM) 形式的能量。这种能量在蜂窝电话、PC、医疗扫描仪、汽车、发送器、荧光灯、电线等中以不同强度出现。这种能量有在一定频率范围内定义的强度，强度随距离而变化。噪声这个名称尽管不是一个科学定义的术语，但是在 EM 能量干扰、中断或禁止其它电子器件或组件工作时，仍然用噪声来表示这种能量。它也被称为电磁干扰或 EMI。

滤波器用于通过衰减在某一频率上或一个频率范围内的 EMI 强度来降低 EMI。这种能量通过空间传播 (辐射) 的部分靠增加金属或磁屏蔽衰减。依赖于 PCB 走线 (传导) 的部分靠增加铁氧体珠和其它滤波器来控制。EMI 不能消除，但是可以衰减到一个其它通信和数字组件可接受的水平。此外，几个监管机构实施了一些标准，以确保符合 EMI 要求。

超低噪声 DC/DC 稳压器系统级封装

凌力尔特公司一个新的 DC/DC 微型模块 (µModule™) 稳压器系列通过在 DC/DC稳压器电路本身这个源头衰减传导和辐射能量，让设计师安心。一个 DC/DC 微型模块是一个完整的 DC/DC 系统级封装。它包括电感器、控制器 IC、MOSFET (或开关组件)、输入和输出电容器以及补偿电路，这些组件都制造在一个基片上并装入一个密封的表面贴装塑料封装中，就像一个 IC 一样。
 
这个系列已经过鉴定合格的 EMI 测试机构的评估，并通过了国际规范 CISPR 22的认证。换言之，这些产品经过检验和认证，可实现低噪声工作。

超低 EMI DC/DC 微型模块稳压器

一个开关稳压器的噪声主要在接通和断开时电流 (和电压) 的快速通断动作所引起。LTM4606 和 LTM4612 作为完整的开关稳压器系统，用来实现低输入和输出噪声，同时提供一个开关稳压器电路的所有优点。表 1 给出一个快速比较。LTM4612 与 LTM4606 类似，但具有更大的输入和输出电压范围。

在 LTM4606 和 LTM4612 中，在输入端上集成了一个输入高频电感器，以衰减输入噪声。为了进一步衰减 LTM4606 和 LTM4612中的低输出噪声，这两款器件内部都安装了用于 MOSFET 和噪声消除网络的优化栅极驱动器，以减轻噪声耦合。

表 1：两个新的超低噪声 DC/DC 微型模块稳压器

辐射 EMI 噪声测试结果

LTM4606 和 LTM4612 集成了一种功能，以最大限度地降低辐射 EMI 噪声。输入 ? 型滤波器可以减轻从该器件耦合到主输入总线的噪声，因此减轻了影响其它电路系统的风险。它还限制传导噪声环路。在欧洲，容许的电磁辐射一般由 EN55022 定义。另一个常用规范是 CISPR 22，它来自国际机构 Comite International Special des Perturbations Radioelectriques。结果显示，新的 DC/DC 微型模块稳压器具有比 CISPR22 Class B (准峰值) 辐射限制低超过 12dBuV 的裕度 (图 1)。

图 1：低噪声 LTM4606 微型模块于 12VIN 至 2.5VOUT/6A 的峰值扫描结果

Frequency：频率
Antenna Polarity：天线极性
EUT Azimuth (Degrees) ：EUT 方位角 (度)
Antenna Height：天线高度
Uncorrected Amplitude：未校正幅度
Pre Amp Gain：前置放大器增益
Corrected Amplitude：校正幅度
Limit：限值
Margin：裕度
Ref.：基准

Emissions Level：辐射水平
CISPR22, Class B：CISPR22 Class B
Job#：任务号
Customer：客户
DETECTOR: +PEAK：检测器：+峰值

一个用于高速 SERDES 和 FPGA I/O 的干净和高效率电源

尽管线性稳压器仍然是在 FPGA 和 ASIC 中为 I/O 线路供电的可行和简单的解决方案，但是随着以非常快速率 (在有些情况下超过 8Gbps 和高达 10Gbps) 工作的 SERDES (串行器-解串器) 的推出，线性稳压器不得不提供比过去更大的功率。在提供大输出功率的同时，线性稳压