當最小化EMI是設計優先事項時，線性穩壓器可以是一種低噪聲解決方案，但散熱和效率要求可能會排除這種選擇，并指向開關穩壓器。即使在EMI敏感型應用中，開關穩壓器通常是輸入電源總線上的第一個有源元件，無論下游轉換器如何，它都會顯著影響轉換器的整體EMI性能。到目前為止，還沒有確定的方法可以保證通過選擇電源IC來抑制EMI并達到效率要求。LT8614 靜音切換器?監管機構現在使這成為可能。

與當前最先進的開關穩壓器相比，LT8614 可將 EMI 降低 20dB 以上。相比之下，它在 10MHz 以上的頻率范圍內將 EMI 降低了 30 倍，而不會影響同等電路板面積的最小導通和關斷時間或效率。它無需額外的元件或屏蔽即可實現這一點，代表了開關穩壓器設計的重大突破。

EMI問題的新解決方案

EMI問題的可靠解決方案是在整個電路中使用屏蔽盒。當然，這大大增加了所需的電路板空間、元件和組裝成本，同時使熱管理和測試復雜化。另一種方法是減慢開關邊沿的速度。這會產生降低效率、增加最小導通、關斷時間及其相關死區時間的不良影響，并損害潛在的電流控制環路速度。

LT8614 靜音開關穩壓器無需使用屏蔽盒即可提供屏蔽盒的所需效果（參見圖 1）。LT8614 具有一個低 IQ器件消耗的 2.5μA 總電源電流，在空載穩壓下 — 對于始終接通的系統非常重要。

圖1.LT8614 靜音切換器最大限度地降低了 EMI/EMC 輻射，同時在高達 3MHz 的頻率下提供了高效率。

其超低壓差僅受內部頂部開關的限制。與其他解決方案不同，LT8614 的 V在-V外限制不受最大占空比和最小關斷時間的限制。該器件在壓差時跳過其關斷周期，僅執行所需的最小關斷周期，以保持內部頂部開關升壓級電壓的維持，如圖6所示。

同時，最小工作輸入電壓典型值僅為 2.9V （最大值為 3.4V），因而能夠在壓差器件的情況下提供 3.3V 電源軌。在高電流條件下，LT8614 的總開關電阻較低，因此具有比同類器件更高的效率。

LT8614 可同步至一個工作頻率范圍為 200kHz 至 3MHz 的外部頻率。 AC 開關損耗很低，因此可以在高開關頻率下工作，效率損耗最小。在EMI敏感型應用中，例如許多汽車環境中常見的應用，可以實現良好的平衡，LT8614可以在AM頻段以下運行，以實現更低的EMI，或者高于AM頻段。在工作開關頻率為700kHz的設置中，標準LT8614演示板不超過CISPR25 5類測量中的本底噪聲。

圖2顯示了在電波暗室中以12V輸入、3.3V輸出/2A、固定開關頻率為700kHz進行的測量。為了將LT8614靜音開關穩壓器技術與另一種當前最先進的開關穩壓器進行比較，針對LT8610對該器件進行了測量（參見圖3）。測試是在GTEM電池中進行的，在兩個器件的標準演示板上使用相同的負載、輸入電壓和相同的電感。

圖2.LT8614 板在電波暗室中符合 CISPR25 輻射標準。本底噪聲等于LT8614輻射發射。

圖3.LT8614 和 LT8610 的輻射發射比較。

可以看出，與LT20已經非常好的EMI性能相比，使用LT8614靜音開關器技術可實現高達8610dB的改進，特別是在更難以管理的高頻區域。

在時域中，LT8614在開關節點邊緣表現出良性行為，如圖4和圖5所示。即使在 4ns/div 下，LT8614 靜音開關穩壓器也能顯示最小的振鈴。相比之下，如圖8610所示，LT4成功地抑制了振鈴，但與LT8614相比，熱回路中存儲的能量更高（圖4）。

圖4.LT8614 靜音開關器和 LT8610 的開關節點上升沿比較。

圖 5 顯示了 13.2V 輸入時的開關節點，以及 LT8614 如何在開關節點上實現接近理想的方波。圖 4、5 和圖 6 中的所有時域測量均使用 500MHz 泰克 P6139A 探頭執行，探頭尖端屏蔽與 PCB GND 平面緊密連接。這兩款器件均采用現成的演示板。

圖5.LT8614 的近乎理想的方波開關波形可實現低噪聲操作。

LT42x系列的861V絕對最大輸入電壓額定值對于汽車和工業環境非常重要。同樣重要的是，特別是在汽車情況下，是輟學行為。通常，關鍵的3.3V邏輯電源必須在冷啟動情況下得到支持。在這種情況下，LT8614 靜音開關穩壓器保持了 LT861x 系列接近理想性能。LT8610/11/14器件在低至 3.4V 的電壓下工作，并在必要時盡快開始跳斷周期，而不是更高的欠壓閉鎖電壓和替代器件的最大占空比箝位，如圖 6 所示。這會產生理想的壓差行為，如圖7所示。

圖6.LT8614 和 LT8610 開關節點的壓差行為。

圖7.LT8614壓差性能。與其他 LT861x 器件一樣，該器件可在低至 3.4V 的電壓下工作，并在必要時盡快開始跳過周期。

LT8614 的 30ns 低最小導通時間即使在高開關頻率下也能實現較大的降壓比。因此，它可以從高達 42V 的輸入提供單次降壓的邏輯內核電壓。

結論

眾所周知，在初始轉換器設計過程中需要仔細注意EMI考慮因素，以便在系統完成時通過EMI測試。LT8614 靜音開關穩壓器可通過簡單的電源 IC 選擇確保成功。LT8614 可將當前最先進的開關穩壓器的 EMI 降低 20dB 以上，同時提高了轉換效率 — 無需額外的組件或額外的屏蔽。

開關穩壓器和電磁干擾

印刷電路板布局決定了每個電源的成功或失敗。它設置功能、電磁干擾 （EMI） 和熱行為。雖然開關電源布局不是一門黑藝術，但在最初的設計過程中往往會被忽視。由于必須滿足功能和EMI要求，因此對電源的功能穩定性有利的通常也有利于其EMI輻射。應該注意的是，從一開始就進行良好的布局不會增加成本，但實際上可以節省成本，無需EMI濾波器，機械屏蔽，EMI測試時間和PC板修訂。

EMI發射有兩種類型：傳導和輻射。傳導輻射附著在連接到產品的電線和走線上。由于噪聲局限于設計中的特定端子或連接器，因此通過良好的布局和濾波器設計，通常可以在開發過程的相對較早階段確保符合傳導輻射要求。

然而，輻射發射是另一回事。電路板上承載電流的所有東西都會輻射電磁場。板上的每一條走線都是天線，每一塊銅平面都是一面鏡子。除純正弦波或直流電壓外，任何東西都會產生寬信號頻譜。即使經過精心設計，設計人員也永遠不會真正知道輻射發射會有多糟糕，直到系統經過測試。在設計基本完成之前，無法正式進行輻射發射測試。

濾波器通常用于通過在一定頻率或一定頻率范圍內衰減強度來降低EMI。通過添加金屬板作為磁屏蔽來衰減穿過空間（輻射）的一部分能量。位于PCB走線（導通）上的低頻部分通過添加鐵氧體磁珠和其他濾波器來馴服。EMI無法消除，但可以衰減到其他通信和數字組件可接受的水平。此外，一些監管機構執行標準以確保合規性。

采用表面貼裝技術的現代輸入濾波器元件比通孔器件具有更好的性能。然而，開關穩壓器工作開關頻率的增加超過了這種改進。更高的效率、更低的最小導通和關斷時間由于開關轉換速度更快，導致更高的諧波含量。開關頻率每增加一倍，EMI就會變差6dB，而所有其他參數（如開關容量和轉換時間）保持不變。如果開關頻率增加20倍，寬帶EMI的行為類似于一階高通，輻射將高出10dB。

精明的PCB設計人員將使熱回路變小，并使用盡可能靠近有源層的屏蔽接地層。然而，器件引腳排列、封裝結構、熱設計要求和去耦元件中充分儲能所需的封裝尺寸決定了最小熱回路尺寸。更復雜的是，在典型的平面印刷電路板中，30MHz以上走線之間的磁性或變壓器式耦合將減少所有濾波器工作，因為頻率越高，不需要的磁性或天線耦合就越有效。

當多個 DC/DC 開關模式穩壓器并聯以實現均流和更高的輸出功率時，干擾和噪聲的潛在問題可能會加劇。如果所有穩壓器都以相似的頻率工作（開關），則電路中多個穩壓器產生的組合能量集中在該頻率及其諧波上。這種能量的存在可能會成為一個問題，特別是對于印刷電路板和其他系統板上的其余IC彼此靠近并且容易受到這種輻射能量的影響。這在人口稠密且通常靠近音頻、RF、CAN總線和各種接收系統的汽車系統中尤其令人不安。

審核編輯：郭婷