Schaltregler Oberschwingungen geht es an den Kragen

Mit der »Silent Switcher«-Technik hat Linear Technology ein neues Konzept für Schaltregler entwickelt, das die Abstrahlung und leitungsgeführte Auskopplung von Oberschwingungen bei Schaltvorgängen deutlich reduziert. Der Abwärtswandler LT8614 ist nun das erste IC, in dem diese Technik zum Einsatz kommt.

Aufgrund ihres höheren Wirkungsgrads ersetzen Schaltregler zunehmend Linearregler. Den höheren Wirkungsgrad gibt es aber nicht umsonst, da er auf Kosten der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) geht.

Das liegt zum einen daran, dass Schaltregler mit einer bestimmten Frequenz schalten, was an sich schon zu stärkeren elektromagnetischen Abstrahlungen führt, als es bei Linearreglern der Fall ist. So führt etwa eine Verdoppelung der Schaltfrequenz zu 6 dB stärkeren Abstrahlungen.

Dazu kommt, dass die Schaltflanken der Signale immer steiler werden. Das steigert zwar den Wirkungsgrad, da es die Verlust- und damit Wärmeleistung senkt, allerdings erzeugt das auch immer höhere Oberschwingungs-Amplituden.

Mit der „Silent Switcher“-Technik ist es Linear Technology nun gelungen, diese Amplituden deutlich zu reduzieren. Durch das glattere Signal sinkt natürlich auch die EMV-Abstrahlung. Das Unternehmen gibt hier einen Wert an, der um 20 dB niedriger ist, als beim Vorgänger-IC, das diese Architektur nicht hatte.

Wie Linear Technology es genau geschafft hat, diese Oberschwingungen zu dämpfen, verrät das Unternehmen allerdings nicht.

Aufgrund ihres höheren Wirkungsgrads ersetzen Schaltregler zunehmend Linearregler. Den höheren Wirkungsgrad gibt es aber nicht umsonst, da er auf Kosten der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) geht.

Das liegt zum einen daran, dass Schaltregler mit einer bestimmten Frequenz schalten, was an sich schon zu stärkeren elektromagnetischen Abstrahlungen führt, als es bei Linearreglern der Fall ist. So führt etwa eine Verdoppelung der Schaltfrequenz zu 6 dB stärkeren Abstrahlungen.

Dazu kommt, dass die Schaltflanken der Signale immer steiler werden. Das steigert zwar den Wirkungsgrad, da es die Verlust- und damit Wärmeleistung senkt, allerdings erzeugt das auch immer höhere Oberschwingungs-Amplituden.

Mit der „Silent Switcher“-Technik ist es Linear Technology nun gelungen, diese Amplituden deutlich zu reduzieren (Bild 1). Durch das glattere Signal sinkt natürlich auch die EMV-Abstrahlung. Das Unternehmen gibt hier einen Wert an, der um 20 dB niedriger ist, als beim Vorgänger-IC, das diese Architektur nicht hatte.

Wie Linear Technology es genau geschafft hat, diese Oberschwingungen zu dämpfen, verrät das Unternehmen allerdings nicht.

Hohe Ausgangsströme und wenig EMV

Im Abwärtswandler LT8614 kommt diese Technik nun erstmals zu ihrem praktischen Einsatz in einem IC. Sein Eingangsspannungsbereich liegt zwischen 3,4 V und 42 V und lässt damit viel Spielraum für mögliche Anwendungen. Am Ausgang kann er Spannungen von 0,97 V bis zur Eingangsspannung und hohe Ströme bis 4 A bereitstellen. Die einstellbare Schaltfrequenz liegt zwischen 200 kHz und 3 MHz.

Durch den Einsatz der „Silent Switcher“-Technik reduziert sich die EMV-Abstrahlung um 20 dB im Vergleich zum Vorgänger-IC, das ohne diese Technik auskommt (Bild 2). Damit erfüllt der Schaltregler etwa die strengste Klasse 5 der EMV-Norm CISPR 25.

Bei einer Schaltfrequenz von beispielsweise 2 MHz erreicht der LT8614 einen Wirkungsgrad von 96 Prozent. Die Stromaufnahme bei Laststrom Null beträgt 2,5 µA. Das IC befindet sich in einem 3 mm x 4 mm großen QFN-Gehäuse.

Bilder: 3

Beispielschaltung, Schaltflanken und EMV-Messung des LT8614

Beispielschaltung, Schaltflanken und EMV-Messung des LT8614

Hohe Ausgangsströme und wenig EMV

Im Abwärtswandler LT8614 kommt diese Technik nun erstmals zu ihrem praktischen Einsatz in einem IC. Sein Eingangsspannungsbereich liegt zwischen 3,4 V und 42 V und lässt damit viel Spielraum für mögliche Anwendungen. Am Ausgang kann er Spannungen von 0,97 V bis zur Eingangsspannung und hohe Ströme bis 4 A bereitstellen. Die einstellbare Schaltfrequenz liegt zwischen 200 kHz und 3 MHz.

Durch den Einsatz der „Silent Switcher“-Technik reduziert sich die EMV-Abstrahlung um 20 dB im Vergleich zum Vorgänger-IC, das ohne diese Technik auskommt. Damit erfüllt der Schaltregler etwa die strengste Klasse 5 der EMV-Norm CISPR 25.

Bei einer Schaltfrequenz von beispielsweise 2 MHz erreicht der LT8614 einen Wirkungsgrad von 96 Prozent. Die Stromaufnahme bei Laststrom Null beträgt 2,5 µA. Das IC befindet sich in einem 3 mm x 4 mm großen QFN-Gehäuse.