Silent-Switcher-µModule-Regler
Rauscharme Stromversorgung
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Untersuchungsergebnisse
Die drei gezeigten Stromversorgungskonfigurationen werden über die Erfassung des Signal-Rauschabstandes (SNR) und des verzerrungsfreien Dynamikbereichs (SFDR) des AD9625 aus den Ergebnissen der FFT verglichen, die 262.000 Datenpunkte hat. Die erste Konfiguration ist die traditionelle Basisstromversorgung, wie in Bild 1 dargestellt. Die zweite Konfiguration ist die ungefilterte Versorgung mit dem LTM8065, wie in Bild 2 zu sehen. Die dritte Konfiguration ist der LTM8065 mit einem LC-Filter am 1,3-V-Versorgungspegel, wie in Bild 7 gezeigt. Beide LTM8065-Konfigurationen arbeiten mit der aktivierten Spreizspektrum-Modulation.
Tabelle 1 zeigt das dynamische Verhalten des AD9625 bei Versorgung durch jede dieser drei Konfigurationen. Es wurden zwei unterschiedliche Eingangsträgerfrequenzen verwendet – 729 MHz und 1349 MHz. Wenn der A/D-Wandler mit den beiden LTM8025-basierenden Stromversorgungen gespeist wird, sind die Ergebnisse von SNR und SFDR vergleichbar mit denen der Basisstromversorgung. Die Daten zeigen, dass der LTM8065 den AD9625 direkt ohne den Einsatz zusätzlicher LDO-Regler versorgen kann, was die Gesamtlösung wesentlich vereinfacht.
Eine ausführlichere Untersuchung des Frequenzbandes um 1349 MHz zeigte Seitenbandstörungen im Zusammenhang mit der Schaltfrequenz – Spreizspektrum aktiviert – des LTM8065, die modulierte Amplitude liegt jedoch deutlich unter den typischen SFDR-Spezifikationen wie in Bild 8a (siehe alle folgenden Bilder am Ende des Artikels zusammengefasst in der Bildergalerie) dargestellt. Trotzdem ist es besser, wenn die Seitenbandstörungen eliminiert werden (Bild 8b), was durch das Hinzufügen eines LC-Filters ermöglicht wird. Die Spektralleistung, die vor und nach dem LC-Filter abgenommen wird ist in Bild 9 dargestellt und zeigt eine Verbesserung der Filterung von bis zu 25 dB.
Die Spreizspektrum-Frequenzmodulation (SSFM) senkt die Spitzenamplitude der Welligkeit der grundlegenden Betriebsfrequenz des Wandlers, indem sie die Schaltfrequenz kontinuierlich über einen Bereich variiert, der den programmierten Bereich um rund 20 % übersteigt. SSFM ist am nützlichsten in Systemen, in denen eine geringe EMI/Restwelligkeit nötig ist. Bild 10 zeigt die Vorteile der SSFM. Die Reduzierung beträgt rund 10 dB bei der Grundfrequenz sowie eine beachtliche Absenkung der Spitzenwerte der Harmonischen. Das Speisen des 1,3-V-Versorgungspegels direkt mit dem LTM8065 – Spreizspektrum-Frequenzmodulation abgeschaltet – ergibt Modulationsspitzen bis zur zweiten harmonischen Verzerrung, wie in Bild 11 zu sehen. Der Vergleich des Wirkungsgrads zwischen der Referenzstromversorgung und dem LTM8065-System mit LC-Filter ist in Bild 12 dargestellt. Die LTM8065-Stromversorgung verbessert den Wirkungsgrad um etwa 30 Prozent.
Untersuchungsergebnisse
DIe Autoren
Patrick Errgy Pasaquian kam 2014 zu ADI und arbeitet derzeit als Applikationsingenieur in der Design and Layout Engineering Group. Er hatte verschiedene Engineering-Positionen in der Applikationsentwicklung, der Design-Evaluierung, Stromversorgung und dem Kundensupport für EngineeringZone inne. 2015 präsentierte er seine Dissertation in einem nationalen, vom Department of Science and Technology (DOST) der Philippinen gesponserten, Wettbewerb. Seinen Titel als Bachelor in Electronics Engineering erwarb er an der Central Philippine University in Iloilo City auf den Philippinen.
Jefferson A. Eco kam im Mai 2011 zu Analog Devices Philippines und arbeitet derzeit als Applikationsentwicklungsingenieur mit Fokus Power-Management. Er hat ein angemeldetes Patent zur Filterung der Ausgangswelligkeit von Schaltnetzteilen. Er bekam seinen Titel als Bachelor in Electronics Engineering vom Camarines Sur Polytechnic Colleges in Naga City auf den Philippinen.
Aldrick S. Limjoco arbeitet als Application-Manager bei Analog Devices auf den Philippinen. Er kam 2006 zu ADI und hatte seither verschiedene Engineering-Positionen in Bereichen wie Design-Evaluierung, Produkt-Applikation und Application-Research inne. Limjoco besitzt zwei US-Patente und ein angemeldetes Patent zur Filterung der Ausgangswelligkeit von Schaltnetzteilen. Er erwarb seinen Titel als Bachelor in Electronics Engineering an der De La Salle Universität in Manila.
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