干货 | 最大限度降低Ćuk稳压器的辐射

<p><span>作者</span><span>：</span><span lang="EN-US">Frederik Dostal</span><span lang="EN-US"><span>&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>ADI </span><span>现场应用工程师</span></p>

<p><span>Ć</span><span>uk</span><span>拓扑非常适合用于从正电源电压生成负输出电压。许多系统都需要负电源电压，以便读取某些传感器发出的信号。因此，可能需要为信号链提供（例如）</span><span>+5 V</span><span>和</span><span>–5 V</span><span>，或者甚至</span><span>+15 V</span><span>和</span><span>–15 V</span><span>电压。负电源电压也用于安全切换某些开关元件，例如碳化硅</span><span>(SiC)</span><span>。</span></p>

<p><span>Ć</span><span>uk</span><span>拓扑也称为</span><span>2L</span><span>反相拓扑，因为其电源路径中需要使用两个电感。图</span><span>1</span><span>为</span><span>Ć</span><span>uk</span><span>拓扑的电路图。</span></p>

<p><img alt="图1.用于生成负电源电压的Ćuk拓扑原理图。" data-entity-type="file" data-entity-uuid="61cd1d12-ab8f-4882-9eaa-e38566f1bb67" src="http://new.eetrend.com/files/2020-11/wen_zhang_/100059053-113490-1.png&…; /></p>

<p><em><span>图</span></em><em><span>1.</span></em><em><span>用于生成负电源电压的</span></em><em><span>Ćuk</span></em><em><span>拓扑原理图。</span></em></p>

<p><span>在选择合适的开关稳压器</span><span>IC</span><span>时，需要确保其中包含负电源电压反馈引脚，这非常重要。</span><span>ADI</span><span>公司拥有大量带有集成开关的单片开关稳压器</span><span>IC</span><span>，以及带有外部开关晶体管的控制器</span><span>IC</span><span>，均适合此类应用。</span></p>

<p><span>最重要的是，所需的两个电感分别代表成本和空间因素。但是，这两个组件也导致输入端和输出端的电源路径中产生电感。这可以防止在输入端和输出端产生快速开关电流。因此，</span><span>Ć</span><span>uk</span><span>拓扑通常被视为特定的低噪声拓扑。当然，和其他开关稳压器一样，</span><span>Ć</span><span>uk</span><span>拓扑也提供开关电流。在图</span><span>1</span><span>中，它们表现为热回路（蓝色）。热回路指的是一组具有快速</span><span>di/dt</span><span>瞬变的轨迹。为了最大限度降低开关电流产生的干扰，以及伴随的寄生电容，此回路占用的空间面积必须尽可能达到最小。</span></p>

<p><span>因此，在适合</span><span>Ć</span><span>uk</span><span>拓扑的优化板布局中，续流二极管</span><span>D</span><span>、耦合电容</span><span>C</span><span>和开关</span><span>S1</span><span>必须彼此非常靠近。</span><span>利用对应的</span><span>IC</span><span>引脚排列，例如</span><a href="https://www.analog.com/en/products/lt8330.html"><span>LT8330</span></a>…;，即可紧凑排列这些线路。</span><span>图</span><span>2</span><span>所示为在实际的板布局中，开关电流（热回路）的电源路径所在的区域。</span></p>

<p><span>关键回路由外部二极管</span><span>D</span><span>、耦合电容</span><span>C</span><span>，以及</span><span>LT8330</span><span>开关稳压器</span><span>IC</span><span>中的</span><span>GND</span><span>和</span><span>SW</span><span>引脚之间的内部连接构成。热回路应尽量短小和紧凑。</span></p>

<p><img alt="图2.针对Ćuk拓扑优化的板布局。" data-entity-type="file" data-entity-uuid="99509b3a-07d1-477d-840e-50db4f44419e" src="http://new.eetrend.com/files/2020-11/wen_zhang_/100059053-113491-2.jpg&…; /></p>

<p><em><span>图</span></em><em><span>2.</span></em><em><span>针对</span></em><em><span>Ćuk</span></em><em><span>拓扑优化的板布局。</span></em></p>

<p><span>图</span><span>3</span><span>所示为包含</span><span>LT8330</span><span>的电路示例，它在</span><span>Ć</span><span>uk</span><span>拓扑中可以当做稳压器。一个重要的特性就是</span><span>FBX</span><span>引脚，这是一种特殊的</span><span>FB</span><span>引脚，可以处理负电源电压（根据</span><span>Ć</span><span>uk</span><span>拓扑的要求）和正电源电压。如果</span><span>LT8330</span><span>用于升压或</span><span>SEPIC</span><span>拓扑中，则需要具备正反馈引脚极性。</span></p>

<p><img alt="图3.采用LT8330的Ćuk稳压器电路示例。" data-entity-type="file" data-entity-uuid="9d8eb18a-117a-4a34-9058-a48951c141e3" src="http://new.eetrend.com/files/2020-11/wen_zhang_/100059053-113492-3.jpg&…; /></p>

<p><em><span>图</span></em><em><span>3.</span></em><em><span>采用</span></em><em><span>LT8330</span></em><em><span>的</span></em><em><span>Ćuk</span></em><em><span>稳压器电路示例。</span></em></p>

<p><span>稳压器输入端和输出端的电感会影响稳压器产生的传导发射量。如果采用包含非常紧凑的热回路的优化板布局，则可以实现极低噪声的解决方案。这些特性使得</span><span>Ć</span><span>uk</span><span>稳压器非常适合用于产生低噪声和负电源电压。</span></p>

<p><span>作者简介</span></p>

<p><span lang="EN-US">Frederik Dostal</span><span>曾就读于德国埃尔兰根大学微电子学专业。他于</span><span lang="EN-US">2001</span><span>年开始工作</span><span>，</span><span>涉足电源管理业务</span><span>，</span><span>曾担任多种应用工程师职位</span><span>，</span><span>并在亚利桑那州凤凰城工作了四年</span><span>，</span><span>负责开关模式电源。他于</span><span>2009</span><span>年加入</span><span>ADI</span><span>公司，并在慕尼黑</span><span>ADI</span><span>公司担任电源管理现场应用工程师。</span></p>