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5G時代電源設計關鍵 如何破解電源系統的挑戰及對策

  • DIGITIMES企劃

茂宣企業應用工程經理郭永漢。

5G時代來臨,對於電源系統設計而言,系統效能的提升意謂更為艱鉅的挑戰,5G的高速通訊介面使用導致高頻率開關式(Switch)電源設計更為困難。

例如,一般而言,快速開關是有利的,因為可以顯著降低開關模式電源中的切換損耗,然而快速開關轉換也會帶來負面影響,像是EMI的增加,因此開關電源開發工程師必須在高頻率範圍內,想辦法在小型化、高效率及低電磁輻射間之間找到良好的折衷方案。

取捨高效率及低EMI,不再為難

ADI代理商茂宣企業應用工程經理郭永漢指出,ADI推出的Silent Switcher技術,能夠讓快速的切換產生最小的電磁輻射。這項技術能使快速開關邊緣的電磁輻射大幅降低,高達40dB(10,000倍),因此,工程師可開發出具有超快邊緣且僅有最小EMC問題的開關電源。

在大多數情況下,Silent Switcher元件毋需為了減少EMI而降低開關轉換速度。藉由Silent Switcher技術,工程師在最大轉換效率和最小電磁干擾之間的左右為難,獲得極大程度的減輕。

使用Silent Switcher穩壓器,可透過兩個輸入電壓接腳上的對稱輸入電容來識別。Silent Switcher技術非常要求將輸入電容對稱佈局,以發揮相互抵消的優勢。然而,如何確保在設計及整個生產過程中的正確佈局?使用Silent Switcher 2穩壓器可以做到。

Silent Switcher 2穩壓器能夠進一步減少EMI。透過將電容(VIN電容、INTVCC和升壓電容)整合到LQFN封裝中,可以消除EMI性能對PCB佈局的敏感性,進而可以放置到儘可能靠近接腳的位置。所有熱迴路和接地層都在內部,所以能將EMI降至最低,並且進一步縮減解決方案的總佔板面積。

此外,Silent Switcher 2技術還可以改善熱性能。LQFN倒裝晶片封裝上的多個大尺寸接地裸露焊墊,有助於封裝透過PCB散熱。消除高電阻鍵合線且能提高轉換效率。

Silent Switch 1+2,優化效率和熱性能

ADI推出採用專有Silent Switch 2架構的產品包括LT8650S、LT8652S和LT8653S等,它們是雙通道4A/8.5A/2A同步降壓Silent Switcher轉換器。這些產品支援疊加式輸出配置,可滿足大電流應用。輸出可根據系統需要進行並聯配置,以提升或降低輸出電流,同時優化熱性能。

這些產品採用Silent Switcher 2技術,整合旁路電容,可確保PCB布局穩定並實現較低EMI,並且滿足CISPR25標準要求,其他特性包括低靜態電流Burst Mode,支援輕負載運作;單通道最高提供12A(LT8652S);以及頻率可調、可同步(300kHz至3MHz)等。

善加利用ADI提供的電源元件,工程師可在有限且不斷縮小的電路板空間、緊張的設計週期、嚴格的電磁干擾(EMI)規範(CISPR 32和CISPR 25)等限制下突破難關,打造具備高效率和良好熱性能的電源產品。