電磁輻射（EMR），電磁干擾（EMI）和電磁兼容性（EMC）是指來自帶電粒子的能量以及可能潛在地干擾電路性能和信號傳輸的相關磁場。隨著無線通信的激增，過多的通信設備，以及越來越多的通信方法（包括蜂窩，WiFi，衛星，GPS等）使用越來越多的頻率譜（帶有一些帶狀頻帶），電磁干擾是生活中的事實。為了減輕這種影響，許多政府機構和監管機構對通信設備，設備和儀器可以發出的輻射量設定了限制。這種規范的一個例子，CISPR 16-1-3，處理無線電干擾和電磁干擾的特征在于傳導（通過電源傳輸）或輻射（通過空氣傳播）。開關電源產生兩種類型。線性技術實現的一種減少傳導和輻射干擾的技術是擴頻調頻（SSFM）。這種技術用于我們的幾個基于電感器和電容器的開關電源，硅振蕩器和LED驅動器，以在更寬的頻帶上傳播噪聲，從而降低特定頻率下的峰值和平均噪聲。

SSFM通過不允許發射的能量在任何一個接收器頻帶中停留相當長的時間來改善EMI。有效SSFM的關鍵決定因素是頻率擴展量和調制速率。對于切換器應用，典型的擴展為±10％，最佳調制速率取決于調制配置文件。各種頻率擴展方法用于SSFM，例如用正弦波或三角波調制時鐘頻率。

調制方法

大多數開關穩壓器都表現出頻率依賴的紋波;開關頻率越低，紋波越多，開關頻率越高。結果，如果切換時鐘是頻率調制的，則切換器的紋波將表現出幅度調制。如果時鐘的調制信號是周期性的，例如正弦波或三角波，則在調制頻率處會有周期性的紋波調制和不同的頻譜分量（圖1）。

由于調制頻率遠低于切換臺的時鐘，因此可能難以濾除。由于下游電路中的電源噪聲耦合或有限的電源抑制，這可能導致諸如可聽音調或可見顯示偽像之類的問題。偽隨機頻率調制可以避免這種周期性紋波。利用偽隨機頻率調制，時鐘以偽隨機方式從一個頻率移位到另一個頻率。由于切換器的輸出紋波由類噪聲信號進行幅度調制，因此輸出看起來好像沒有調制，下游系統的影響可以忽略不計。

調制量

隨著SSFM頻率范圍的增加，帶內時間的百分比降低。在下面的圖2中，請注意與單個未調制的窄帶信號相比，調制頻率如何顯示為寬帶信號，峰值值低20dB。如果發射信號不頻繁地進入接收器的頻帶并且短時間（相對于其響應時間），則發生顯著的EMI降低。例如，±10％的頻率調制在EMI降低方面比±2％ 1 的頻率調制更有效。然而，開關穩壓器具有它們可以容忍的有限頻率范圍。作為一般規則，大多數開關穩壓器可以輕松容忍±10％的頻率變化。

調制速率

與調制量相似，隨著頻率調制速率的增加（跳頻），EMI將成為“帶內“對于給定的接收器將減少并且EMI將減少。但是，切換器可以跟蹤的頻率變化率（dF / dt）是有限的。解決方案是找到不影響切換器輸出調節的最高調制速率。

測量EMI

測量EMI的典型方法參考作為峰值檢測，準峰值檢測或平均檢測。對于這些測試，適當地設置測試設備的帶寬以反映感興趣的真實世界帶寬并確定SSFM的有效性。當頻率調制時，探測器會響應發射掃描探測器的頻帶。當探測器的帶寬與調制速率相比較小時，探測器的有限響應時間會導致衰減的EMI測量。相反，探測器的響應時間不會影響固定頻率發射，也不會觀察到EMI衰減。峰值檢測測試顯示SSFM的改善直接對應于衰減量。準峰值檢測測試可以顯示進一步的EMI改善，因為它包括占空比的影響。具體而言，固定頻率發射產生100％的占空比，而來自SSFM的占空比根據發射在檢測器頻帶內的時間量減少。最后，平均檢測測試可以顯示最顯著的EMI改善，因為它以低通過濾峰檢測信號，從而產生帶內平均能量。與平均和峰值能量相等的固定頻率發射不同，SSFM衰減峰值檢測能量和帶內時間量，從而導致較低的平均檢測結果。許多監管測試要求系統通過準峰值和平均檢測測試。

SSFM和接收器帶寬

無論是否啟用SSFM，在任何時刻，開關穩壓器的峰值發射可能看起來都相同。怎么可能？ SSFM的有效性部分取決于接收器的帶寬。要獲得排放的“瞬時快照”，需要無限帶寬。每個實際系統都有有限的帶寬。如果時鐘頻率的變化快于接收器的帶寬，則接收干擾的減少將是顯著的。

硅振蕩器中的SSFM

LTC6909，LTC6902和LTC6908是具有擴頻調制功能的八路，四路和兩路輸出多相硅振蕩器。這些器件通常用于為開關電源提供時鐘。多相操作有效地增加了系統切換頻率（因為相位表現為開關頻率的增加），并且擴頻調制使得每個設備在一定頻率范圍內切換，從而在更寬的頻帶上擴展傳導EMI。 LTC6908具有5kHz至10MHz的頻率范圍，可提供兩路輸出，并可提供兩次輸出; LTC6908-1有兩個輸出，它們之間有180°相移，LTC6908-2有兩個輸出，它們之間有90°相移。前者非常適用于同步雙單開關穩壓器，后者非常適用于同步雙相開關穩壓器。四通道LTC6902具有5kHz至20MHz的頻率范圍，可以編程為等間距的2相，3相或4相。 LTC6909具有12kHz至6.67MHz的頻率范圍，最多可編程為8個相位。

為了解決上述周期性紋波，這些硅振蕩器使用偽隨機頻率調制。利用這種技術，開關調節器時鐘以偽隨機方式 2 從一個頻率移位到另一個頻率。頻率偏移率或跳頻率越高，切換器在給定頻率下工作的時間越短，并且對于給定的接收器間隔，EMI將在“帶內”的時間越短。

但是，跳頻率有一個限制。如果頻率以超出開關穩壓器帶寬的速率跳變，則輸出尖峰可能在時鐘頻率轉換邊沿發生。較低的切換器帶寬會導致更明顯的尖峰。因此，LTC6908和LTC6909包含一個專有的跟蹤濾波器，可以平滑從一個頻率到下一個頻率的轉換（LTC6902使用內部25kHz低通濾波器）。內部濾波器跟蹤跳頻率，為所有頻率和調制速率提供最佳平滑。

對于許多邏輯系統，此濾波調制信號可能是可接受的，但周期到周期抖動問題必須要仔細考慮。即使使用跟蹤濾波器，給定調節器的帶寬仍可能不足以實現高速率的頻率調制。對于帶寬限制，LTC6908 / LTC6909的跳頻率可以從標稱頻率的1/16的默認速率降低到標稱頻率的1/32或1/64的速率。

電源中的SSFM

開關穩壓器在逐周期的基礎上運行，以將功率傳輸到輸出。在大多數情況下，操作頻率要么是固定的，要么是基于輸出負載的常數。這種轉換方法在工作頻率（基波）和工作頻率的倍數（諧波）下產生大的噪聲分量。

LTM4608A 8A，2.7V至5.5V IN < / sub>具有SSFM的DC /DCμModule降壓穩壓器

為了降低開關噪聲，LTM4608A可以通過將CLKIN引腳連接到SV IN 來實現擴頻功能（低功耗）電路電源引腳）。在擴頻模式下，LTM4608A的內部振蕩器設計用于產生時鐘脈沖，其周期在逐個周期的基礎上是隨機的，但固定在標稱頻率的70％和130％之間。這有利于在一定頻率范圍內擴展開關噪聲，從而顯著降低峰值噪聲。如果CLKIN接地或由外部頻率同步信號驅動，則禁用擴頻操作。圖5顯示了啟用擴頻功能的工作電路。必須將一個0.01μF的電容值從PLLLPF引腳接地，以控制擴頻頻率變化的轉換速率。組分值由公式R SR ≥1/ - （ln（1- 0.592 / V IN ）* 500 * C SR ）確定。< / p>

具有SSFM的LT860942V輸入，2A同步降壓轉換器

LT8609是一款微功率降壓轉換器，可在高開關頻率下保持高效率（2MHz時為93％），允許更小的外部元件。 SSFMmode的操作類似于脈沖跳躍模式操作，其關鍵區別在于開關頻率由3 kHz三角波上下調制。調制范圍通過開關頻率設置在低端（開關頻率由RT引腳上的電阻設置），在高電平時設置的值比RT設置的頻率高約20％。要啟用擴頻模式，請將SYNC引腳連接到INTVCC或將其驅動至3.2V和5V之間的電壓。

具有SSFM的LTC3251 / LTC3252電荷泵降壓穩壓器< / p>

LTC3251 / LTC3252是2.7V至5.5V，單個500mA /雙250mA電荷泵降壓穩壓器，產生時鐘脈沖，其周期是逐周期隨機的，但固定在1MHz和1.6MHz。圖6和圖7顯示了與傳統降壓轉換器相比，LTC3251的擴頻特性如何顯著降低峰值諧波噪聲并幾乎消除了諧波。擴頻操作可通過LTC3251選擇，但始終通過LTC3252使能。

LED驅動器中的SSFM

具有SSFM的LT3795 110V多拓撲LED控制器

開關穩壓器LED驅動器對于汽車和與EMI有關的顯示照明應用來說也很麻煩。為了改善EMI性能，LT3795 110V多拓撲LED驅動器控制器包括SSFM。如果RAMP引腳上有一個電容，則會產生一個介于1V和2V之間的三角波。然后將該信號饋入內部振蕩器，以調制基頻的70％和基頻之間的開關頻率，基頻由時鐘頻率設定電阻RT設定。調制頻率由公式12μA/（2?1V?C RAMP ）設置。圖8和圖9顯示了常規升壓開關轉換器電路（連接到GND的RAMP引腳）和擴頻調制使能升壓開關轉換器（RAMP引腳上為6.8nF）之間的噪聲頻譜比較。圖8顯示了平均傳導EMI，圖9顯示了峰值傳導EMI。 EMI測量的結果對用電容器選擇的RAMP頻率敏感。 1kHz是優化峰值測量的良好起點，但是為了在特定系統中獲得最佳的整體EMI結果，可能需要對該值進行一些微調。

LT3952多拓撲42V IN ，帶SSFM的60V / 4A LED驅動器

LT3952是一款60V / 4A電源開關，恒流，恒壓多拓撲LED驅動器，具有可選功能SSFM。振蕩器頻率以偽隨機方式從標稱頻率（f SW ）變化到高于標稱值的31％，步長為1％。這種單向調整使LT3952可以簡單地通過將標稱頻率編程在略高于它的位置來避免系統中的敏感頻帶（例如AM無線電頻譜）。比例步長允許用戶輕松確定其指定EMI測試箱大小的時鐘頻率值（RT引腳），偽隨機方法從頻率變化本身提供音調抑制。

使用f SW / 32的速率，與振蕩器頻率成比例地更新偽隨機值。在標準EMI測試停留時間內，此速率允許整組頻率多次通過。

凌力爾特公司還有許多其他產品可以有效地使用設計技術來降低EMI。如上所述，使用SSFM是一種技術。其他方法包括減慢快速內部時鐘邊沿和內部濾波。使用我們的Silent Switcher ?技術實現了另一項新技術，該技術使用布局有效降低EMI。 LT8640是一款獨特的42V輸入，微功率，同步降壓型開關穩壓器，結合了靜音開關技術和SSFM，可降低EMI。因此，下一次EMI是您設計中的一個問題時，請務必尋找我們的低EMI產品，使您更容易符合EMI標準。