Profitieren Sie von der „Silent Switcher“-Architektur

Wie funktioniert das?

Die erste Generation der „Silent Switcher“-Architektur, die in IC LT8614, LT8640 und LT8641 Verwendung findet, reduziert EM-Emissionen durch:
1. ein internes IC-Strukturdesign und optimal platzierte Kontaktstifte
2. gut abgestimmte ansteigende und abfallende Flanken
3. ein richtiges PCB-Design (Printed Circuit Board), das den „Hot Loops“-Bereich auf Leiterplatten minimiert
4. die Minimierung des Massenwiderstands an der PCB
5. Umschalten der Frequenzspreizungsmodulatione

Die verbesserte Version „Silent Switcher 2“, die in IC LT8609S, LT8640S, LT8643S und LT8645S implementiert ist, geht sogar noch einen Schritt weiter:
1. Der IC (integrierte Schaltkreis) beinhaltet eine interne Erdungsplatte und die Verwendung von Kupfersäulen anstelle von Bonddrähten
2. Der IC beherbergt Kondensatoren, die mit BST- und INTVcc-Pins verbunden sind, um „Hot Loops“ weiter zu minimieren

Die Anstiegs- und Abfallzeiten bewegen sich im ns-Bereich, der erste Schaltkreis dieser Serie, der LT8614 verfügt jedoch über Schaltflanken, die nahezu keine Überschwingungen aufweisen. Je steiler die Schaltflanken, desto besser wird das Signal von Hochfrequenzkomponenten eingedämmt. Je höher die Frequenz, desto kürzer muss die Antenne sein, um effektive Emissionen zu erreichen. Wir fügen Schaltkreisen nicht absichtlich Antennen hinzu, aber viele Strukturen, die als Bestandteil eines Systems oder einer PCB genutzt werden, funktionieren als Antennen.

Strahlung von Schaltspannungsregler

Strahlung kann entweder im Differenzmodus oder im Gleichtaktmodus entstehen.
Differenzmodus-Strahlung ist das Ergebnis eines normalen Schaltkreisbetriebs und geht darauf zurück, dass Strom um Schleifen (Loops) fließt, die durch die Leiter des Schaltkreises gebildet werden. Diese Schleifen fungieren als kleine Rahmenantennen, die vor allem Magnetfelder ausstrahlen. Obgleich diese Schleifen für den Schaltkreisbetrieb notwendig sind, muss deren Größe und Fläche während der Konstruktionsphase kontrolliert werden, um die Strahlung zu minimieren.
Gleichtaktstrahlung ist das Ergebnis von Parasiten im Schaltkreis und geht auf Spannungsabfälle in den Leitern zurück. Der Strom, der durch den Massenwiderstand fließt, verursacht einen Spannungsabfall. Wenn Kabel anschließend wieder an das System angeschlossen werden, werden sie von diesem Gleichtakt-Erdungspotential beeinflusst, sodass Antennen entstehen, die vor allem elektrische Felder ausstrahlen. Da diese parasitären Impedanzen dem System nicht absichtlich hinzugefügt werden oder in der Dokumentation erwähnt sind, ist die Gleichtaktstrahlung oftmals schwerer zu verstehen und zu kontrollieren.

Warum sollen „Hot Loops“-Flächenbereiche minimiert werden?

Es sind steile Schaltflanken für den Normalbetrieb des IC erforderlich; der einzige Weg zur Minimierung von Strahlung ist die Minimierung des Schleifenbereichs durch ein korrektes PCB-Design.

Warum den Massenwiderstand minimieren?

Durch Massenwiderstände fließender Strom erzeugt Spannungsabfälle. Wenn die Frequenz steigt, steigt auch die Impedanz aufgrund der Induktivität der GND-Bahnen. Wenn die Antenne mit der GND verbunden wird, entsteht ein EMV-Problem. Solche Antennen können als kurze Dipolantenne modelliert werden.

Stärke des elektrischen Felds E = K2 f L I_cm

• f – Schaltfrequenz und ihre Harmonik
• I_cm – Antennenstrom
• L – Antennenlänge
Wenn wir die Spektrumshülle des trapezförmigen Signals mit der Frequenzeigenschaft der Antenne kombinieren, erhalten wir die Gleichtaktmodus-Strahlungsemissionshülle.


Falls die Stärke des elektrischen Felds, das durch Differenzmodus-Emissionen erzeugt wird, identisch zum Gleichtaktmodus ist, dann ist K1 f2 A I_dm = K2 f L I_cm. Durch Lösen von I_dm/I_cm erhalten wir

I_dm/I_cm=K₂ L/ K₁ f A = 48e6 L/f A [Henry W. Ott, Electromagnetic Engineering Compatibility]

pre f=100MHz, Schleifenumfang 40mm => A=127,3mm²=127,3e-6m²,und Kabellänge (Antenne) 1m I_dm/I_cm= 3770

Anders ausgedrückt: der Gleichtakt-Strahlungsmechanismus ist weitaus effizienter als der Differenzmodus-Strahlungsmechanismus.
Zur Minimierung von Gleichtaktmodus-Strahlung müssen wir den Massenwiderstand minimieren.

Inwiefern hilft das Spreizspektrum?

Um weitere Informationen über die Produkte von Linear Technology zu erhalten, erreichen Sie uns über die E-Mail-Adresse verkauf@soselectronic.de