芯耀
与非AI
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摘要
随着电子系统日趋轻薄、高密度且机械空间受限，电源高度往往与占板面积、效率和噪声性能同等关键。新款超薄的µModule稳压器可应对这一挑战。这款稳压器封装高度仅为1.92mm，却能实现高效降压转换并具有强大的电流输出能力。极薄的外形有助于设计人员将高性能电源调节功能集成到空间和高度限制严格的系统中。这款器件基于ADI的Silent Switcher 3架构，支持低EMI性能和可预测的运行特性，无需进行大量板级调试，因此非常适合高度受限且对噪声敏感的设计。
引言
现代电子系统要求在日益紧凑和扁平的外形尺寸内实现更高性能。光模块、FPGA和ASIC电源轨及高密度通信系统等应用，往往不仅受限于电路板面积，更关键的是受限于有限的垂直（Z轴高度）间隙。同时，此类设计必须满足严格的电磁干扰(EMI)要求，以确保系统可靠性和合规性。
为这样的环境设计电源解决方案颇具挑战性。虽然传统开关稳压器具有效率高和占板面积小的优点，但要实现低EMI，通常需要精心设计PCB布局并反复进行优化。在布线灵活性有限的密集系统中，这方面的挑战会更加突出。
ADI的Silent Switcher 3技术通过先进的内部布局和封装技术，最大限度地降低EMI，从而解决了上述问题，并显著降低了对PCB布局的依赖。结合µModule电源解决方案提供的高集成度优势，设计人员可以实现紧凑、易用且性能可预测的稳压器。
LTM4732通过将Silent Switcher 3技术集成到超薄µModule稳压器中，进一步应用了此方法。最终形成了一种完整的电源解决方案，集低EMI性能、高效率和易于设计等优势于一体，适用于空间受限的应用。
超薄外形优势
LTM4732凭借超薄、紧密集成的µModule设计，提供了显著的机械优势。如图1a所示，封装高度仅为1.92mm，使稳压器能够适配于垂直间隙有限的系统。这个外形尺寸与1206封装尺寸的电容器相当，对于完全集成的4A电源解决方案而言，这一高度可谓非常低。
图1：LTM4732超薄µModule稳压器：(a) LTM4732（1.92mm）与1206电容器（1.6mm）的封装高度对比；(b) 典型3V至16V输入、1V/4A降压应用
这种高集成度简化了元件选型和PCB布局，同时最大限度地降低了整体解决方案的高度。由此形成的扁平设计非常适合元件密集的电路板、间距紧凑的板级组件以及其他将元件高度作为关键设计约束的应用。
典型应用
这款µModule稳压器非常适合需要紧凑、扁平电源解决方案的应用，包括FPGA和ASIC电源轨、光模块及高密度通信系统。这些应用通常需要在有限的电路板面积和机械限制内实现高效的负载点调节。
图1b展示了一个典型的12V输入转1V输出设计的应用电路。µModule的高集成度简化了实施过程，将功率开关、电感器和支持电路集成在单个封装内。因此，仅需极少的外部元件，从而降低了设计复杂度并提高了布局一致性。
这款器件虽然外形紧凑且超薄，但在宽负载范围内仍能保持高效率，如图2a所示。由此带来的低功耗损耗表现有助于限制温升，从而在散热管理选项有限的情况下实现可靠运行。
图2：LTM4732 (a) 效率，VIN = 12V；(b) 热性能，VIN = 12V，负载 = 4A，VOUT = 1V
采用Silent Switcher 3技术实现低EMI性能
在开关稳压器中实现低EMI通常需要精心设计PCB布局并控制开关环路寄生参数，尤其是在紧凑且高密度的系统中。LTM4732采用了Silent Switcher 3架构，通过优化的内部电流环路和专有的封装设计技术，最大限度地降低了EMI。通过将关键开关路径包含在封装内部，这款器件降低了辐射发射，并减少了对PCB布局质量的依赖。
图3展示了典型应用中的辐射EMI性能。这款器件在仅需极少外部滤波的情况下即可满足CISPR 22 B类限值，有助于简化噪声敏感系统的合规性设计。
图3：LTM4732辐射EMI性能（CISPR 22 B类）
输出噪声谱密度
Silent Switcher 3技术还可实现宽频率范围内的低输出噪声。如图4a所示，LTM4732的输出噪声谱密度显著低于传统开关稳压器，尤其在低频段更为明显。
图4b的时域测量结果显示，在10Hz至100kHz带宽范围内，积分输出噪声为6.8µV rms，而传统开关稳压器的积分输出噪声为116µV rms。更纯净的时域波形和更低的积分噪声可减少对额外后级滤波的需求，同时有助于保持下游噪声敏感电路的性能。
支持多相运行的可扩展电源
LTM4732支持多相运行，允许多个器件并联工作以满足更高电流的应用需求，同时保持低EMI性能。通过在各相之间分担电流和热负荷，这种解决方案实现了可扩展的功率传输，并改善了热管理。更多详情，请见“用于高密度应用的多相、超薄、低噪声电源解决方案”。
结语
LTM4732将Silent Switcher 3技术集成到超薄µModule封装中，实现了低EMI性能，并降低了对PCB布局的敏感性。凭借紧密集成的设计，简化了实施过程，同时能够在高度受限的环境中实现高效供电。
通过结合超薄外形、高效率、易用性和稳健的EMI性能，这款器件可在空间受限的电子系统中实现可靠的供电。
图4：输出噪声对比：(a) 输出噪声谱密度；(b) 1ms时域波形，包含从10Hz到100kHz测量的积分噪声
作者简介
Jennifer Joseph是ADI工业和多市场业务部的高级设计评估工程师，主要负责电源模块业务。她于2015年获得印度Jeppiaar工程技术大学电气与电子工程学士学位，并于2018年获得美国亚利桑那州立大学电气工程硕士学位。毕业后，Jennifer曾担任产品工程师三年，后于2021年加入了ADI公司。
George (Zhijun) Qian是ADI公司μModule®事业部的高级设计经理，主要从事高集成度功率模块解决方案的开发工作。Zhijun拥有浙江大学电力电子学士和硕士学位，以及美国中佛罗里达大学电力电子博士学位。
