最大限度降低Ćuk穩壓器的輻射

2020-12-14 EDN電子設計技術

Ćuk拓撲非常適合用於從正電源電壓生成負輸出電壓。許多系統都需要負電源電壓，以便讀取某些傳感器發出的信號。因此，可能需要為信號鏈提供（例如）+5 V和–5 V，或者甚至+15 V和–15 V電壓。負電源電壓也用於安全切換某些開關元件，例如碳化矽(SiC)。WAUednc

Ćuk拓撲也稱為2L反相拓撲，因為其電源路徑中需要使用兩個電感。圖1為Ćuk拓撲的電路圖。WAUednc

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圖1.用於生成負電源電壓的Ćuk拓撲原理圖。WAUednc

在選擇合適的開關穩壓器IC時，需要確保其中包含負電源電壓反饋引腳，這非常重要。ADI公司擁有大量帶有集成開關的單片開關穩壓器IC，以及帶有外部開關電晶體的控制器IC，均適合此類應用。WAUednc

最重要的是，所需的兩個電感分別代表成本和空間因素。但是，這兩個組件也導致輸入端和輸出端的電源路徑中產生電感。這可以防止在輸入端和輸出端產生快速開關電流。因此，Ćuk拓撲通常被視為特定的低噪聲拓撲。當然，和其他開關穩壓器一樣，Ćuk拓撲也提供開關電流。在圖1中，它們表現為熱迴路（藍色）。熱迴路指的是一組具有快速di/dt瞬變的軌跡。為了最大限度降低開關電流產生的幹擾，以及伴隨的寄生電容，此迴路佔用的空間面積必須儘可能達到最小。WAUednc

因此，在適合Ćuk拓撲的優化板布局中，續流二極體D、耦合電容C和開關S1必須彼此非常靠近。利用對應的IC引腳排列，例如LT8330，即可緊湊排列這些線路。圖2所示為在實際的板布局中，開關電流（熱迴路）的電源路徑所在的區域。WAUednc

關鍵迴路由外部二極體D、耦合電容C，以及LT8330開關穩壓器IC中的GND和SW引腳之間的內部連接構成。熱迴路應儘量短小和緊湊。WAUednc

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圖2.針對Ćuk拓撲優化的板布局。WAUednc

圖3所示為包含LT8330的電路示例，它在Ćuk拓撲中可以當做穩壓器。一個重要的特性就是FBX引腳，這是一種特殊的FB引腳，可以處理負電源電壓（根據Ćuk拓撲的要求）和正電源電壓。如果LT8330用於升壓或SEPIC拓撲中，則需要具備正反饋引腳極性。WAUednc

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圖3.採用LT8330的Ćuk穩壓器電路示例。WAUednc

穩壓器輸入端和輸出端的電感會影響穩壓器產生的傳導發射量。如果採用包含非常緊湊的熱迴路的優化板布局，則可以實現極低噪聲的解決方案。這些特性使得Ćuk穩壓器非常適合用於產生低噪聲和負電源電壓。WAUednc

作者簡介WAUednc

Frederik Dostal 曾就讀於德國埃爾蘭根大學微電子學專業。他於2001年開始工作，涉足電源管理業務，曾擔任多種應用工程師職位，並在亞利桑那州鳳凰城工作了四年，負責開關模式電源。他於2009年加入ADI公司，並在慕尼黑ADI公司擔任電源管理現場應用工程師。WAUednc

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