在電子系統(tǒng)中，電源管理器件擔負著電能的變換、分配、監(jiān)測等工作，為系統(tǒng)中不同的用電組件提供持續(xù)充足的能量，確保其穩(wěn)定可靠工作，是不可或缺的存在。因此，對于硬件工程師來說，電源管理器件的選型和應用，是產(chǎn)品開發(fā)中重要的一環(huán)。

一直以來，在滿足輸入電壓、輸出電壓/電流等基本規(guī)格要求基礎上，電源管理器件一直在追求高精度、高效率、高可靠、低噪聲、小尺寸等方面不斷迭代升級，發(fā)展出了種類繁多的產(chǎn)品和解決方案。而在具體選型時，則需要工程師根據(jù)最終的設計要求，在上述諸多特性之間進行權衡和取舍。

一般來講，針對較為成熟的產(chǎn)品和應用，電源管理器件的選型往往更在意性價比、供應鏈穩(wěn)定性等要素，因此那些綜合性能表現(xiàn)較好的產(chǎn)品更適合。

而如果你面對的是下一代更具創(chuàng)新性的產(chǎn)品和方案的設計，則要選擇同樣具有創(chuàng)新性的電源管理器件，以獲得更大的差異化優(yōu)勢。這時，就需要工程師在選型時獨具慧眼，能夠精準地get到相關電源管理器件身上能夠為創(chuàng)新設計賦能的特殊閃光點。

為了能夠讓獨具創(chuàng)新性的電源管理器件，從成千上萬種產(chǎn)品中脫穎而出，進入硬件工程師的法眼，電源管理器件廠商通常會為它們打上“標簽”，比如Analog Devices會在這類器件旁邊注明“推薦用于新設計”。

縱觀這類創(chuàng)新性的電源管理器件，它們都具有一些獨特的“過人之處”：要么是通過增添新的功能，讓人耳目一新；要么是在某一方面追求“極致”，讓競品望塵莫及；或者是依托設計和架構創(chuàng)新，補齊原有的性能短板。

本文中，我們就將介紹三款來自Analog Devices的創(chuàng)新電源管理產(chǎn)品，希望它們能夠成為你創(chuàng)新產(chǎn)品研發(fā)技術工具箱中，可堪重任的開發(fā)利器！

LT3074低壓差線性穩(wěn)壓器

低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）是一種應用極為廣泛的電源管理器件，憑借架構簡潔、易開發(fā)、BOM成本低、噪聲小等特性，備受低壓差、較低功耗、噪聲敏感型應用青睞，也會被用作開關穩(wěn)壓器的下游電路，做精細調(diào)節(jié)。

LT3074是Analog Devices推出的一款低壓、低噪聲、具有超快瞬態(tài)響應的LDO，可提供高達 3A 的電流，典型壓差為45mV，還可通過并聯(lián)多個器件，提供更高的電流。LT3074具有1.2μVRMS的超低RMS噪聲（10Hz至100kHz），7μVP-P超低1/f噪聲（0.1Hz至10Hz），以及高頻PSRR特性（1MHz時為52dB），這使其可以使用更小的陶瓷電容器，從而節(jié)省PCB面積和成本。

圖1：LT3074低壓差線性穩(wěn)壓器（圖源：Analog Devices）

從上述這些特性來看，LT3074已經(jīng)算得上是一款優(yōu)秀的LDO產(chǎn)品。不過其還有一個更獨特的優(yōu)勢——具有PMBus串行接口，可以實現(xiàn)更靈活的數(shù)字控制。

在電源管理系統(tǒng)中，基于PMBus的數(shù)字控制并不是一個新概念，它意味著用戶可以用軟件命令來即時控制和設定電源管理器件的參數(shù)，如開關頻率、電流限值和輸出電壓等，而不像純粹的模擬設計中，需要調(diào)整電阻器和電容器等硬件才能實現(xiàn)。這無疑為設計帶來了更大的靈活性。而且，通過PMBus通信還能獲取電源管理器件的狀態(tài)參數(shù)，動態(tài)地監(jiān)視電源系統(tǒng)，有助于進一步提升其性能和可靠性。

不過，以往PMBus數(shù)字控制都是應用在較高功率的開關電源器件中，低功率的LDO通常沒有數(shù)字接口。而LT3074則引入了PMBus串行接口，以遙測輸出電壓和電流、輸入電壓、偏置電壓和芯片溫度等信息；也可以通過PMBus配置器件，比如以0.05A的步長在1A至6.4A之間對輸出電流限制進行設置。

圖2：LT3074的系統(tǒng)框圖（圖源：Analog Devices）

LT3074可由具有圖形用戶界面 (GUI) 的LTPowerPlay軟件開發(fā)工具提供支持，具體的PMBus數(shù)字控制功能包括：

VOUT、IOUT、VIN、VBIAS和溫度報告

VOUT裕度

IOUT過流和欠流警告限值

VOUT、VIN和VBIAS欠壓和過壓警告限值

過熱警告限值

總之，具有PMBus數(shù)字接口的LT3074可謂是如虎添翼，可以通過PMBus指令對器件進行更靈活地監(jiān)測、保護和控制，這使其成為低噪聲儀器、高精度數(shù)據(jù)轉換器、射頻電源和醫(yī)療等領域創(chuàng)新應用的理想選擇。

LT8349兩相低IQ同步升壓轉換器

開關模式轉換器也是一種常見的電源管理拓撲，與LDO相比，此類器件盡管架構復雜，開發(fā)難度和成本較高，EMI噪聲較大，但是適用于高壓差、大電流的應用，且效率高、功耗小，通常被用作復雜電源系統(tǒng)中的主轉換和穩(wěn)壓器件。

在開關轉換器的技術迭代中，低功耗和高效率一直是個核心訴求。不過，功耗的降低和效率的提升，往往與器件其他一些特性相互制約，因此在電源管理器件的設計中，需要全方位考量，多方面施力，力求做到“極致”。

圖3：LT8349兩相低IQ同步升壓轉換器（圖源：Analog Devices）

Analog Devices的LT8349兩相低IQ同步升壓轉換器在功耗和效率的優(yōu)化方面，就做得十分出色。為了實現(xiàn)這一目標，LT8349采用了一系列優(yōu)化舉措。

首先，LT8349的同步整流技術減少了開關損耗，可以實現(xiàn)高效率并降低器件的熱量耗散。

其次，LT8349具有極低的靜態(tài)電流IQ，在關斷模式下僅為0.5μA，這使其非常適用于電池供電設備，大大提升其電池續(xù)航能力。

再有，LT8349在輕負載條件下支持逐級遞減（Stage Shedding）和可選的突發(fā)模式（Burst Mode）——前者允許在輕負載情況下關斷一個或多個相位，以降低與開關切換有關的損耗，而后者使得轉換器僅在必要時激活開關，減少開關次數(shù)以降低損耗（LT8349在突發(fā)模式下工作時電流僅為15μA）。這種設計令LT8349在從輕載到滿載的寬負載范圍內(nèi)均能保持高效率。

此外， LT8349還采用了兩相開關電源的架構。與傳統(tǒng)的單相升壓轉換器通過單路電感儲能和釋放能量不同，多相（如兩相）架構通過多個相位交錯工作，分攤電流負載。兩相均攤電流降低了單相MOSFET的導通損耗和溫升，有助于在大功率升壓場景下實現(xiàn)更高的效率以及更佳的熱性能。

值得一提的是，除了提升效率和熱性能，兩相開關電源的架構還為LT8349帶來了其他的性能優(yōu)勢：

兩相操作可減少單相電流峰值，從而降低對輸入和輸出電容的容量要求，因此在系統(tǒng)設計時可以使用更小體積的外圍元件，縮小整體電源方案體積。

相位交錯使電流紋波相互抵消，可顯著降低輸出紋波與EMI，有助于電源噪聲的抑制。

圖4：LT8349同步升壓轉換器系統(tǒng)框圖（圖源：Analog Devices）

綜上所述，LT8349通過同步整流、兩相架構、低IQ和輕載工作模式等多個方面的協(xié)同優(yōu)化，實現(xiàn)了該升壓轉換器在效率、散熱和待機功耗等方面出眾的性能，使其成為創(chuàng)新的工業(yè)電源和手持設備低功耗設計的核心組件。

LTM4703降壓型Silent Switcher 3

μModule?電源模塊

眾所周知，開關模式轉換器較高的EMI噪聲，一直是困擾硬件工程師的一個難題。采用金屬屏蔽的方式，固然是應對電源噪聲的有效方法，但是成本太高。因此，如何降低開關模式轉換器的EMI噪聲，彌補此類器件這一“先天不足”，一直是電源管理器件廠商追求的目標。

為此，Analog Devices開發(fā)出了Silent Switcher技術，其通過減少開關模式電源熱回路中的寄生電感，并將熱回路設置為高度對稱的兩個回路，可以讓電磁輻射相互抵消，使得采用Silent Switcher技術的電壓轉換器獲得極佳的低EMI特性。而且，低EMI還允許器件提高開關轉換速度，減少開關損耗，并采用更小尺寸的外圍元件，為電壓轉換器帶來全方位的性能提升。

經(jīng)過多年的發(fā)展，如今Silent Switcher技術已經(jīng)演進到了第三代。其中第二代的Silent Switcher技術與第一代的Silent Switcher技術相比，集成了精密電容，在器件的小型化和簡化系統(tǒng)PCB布局上更上層樓。而第三代的Silent Switcher則在第二代技術基礎上，實現(xiàn)了低LT噪聲（10 Hz至100 kHz）、超快速瞬態(tài)響應和超寬Vout范圍（低至0V）。

圖5：基于Silent Switcher 3技術的LTM4703降壓型μModule?電源模塊（圖源：Analog Devices）

顧名思義，LTM4703降壓型Silent Switcher 3 μModule?電源模塊，就是基于新一代Silent Switcher 3技術的電源管理器件，其超低RMS噪聲（10Hz至100kHz）僅有8μVRMS。

而且，LTM4703電源模塊在一個緊湊的封裝中，集成了開關控制器、功率MOSFET、電感器和配套元器件，僅需很少的外圍元件即可實現(xiàn)系統(tǒng)設計。其支持3V至16V的寬輸入電壓范圍，提供0.3V至6V的輸出電壓和高達12A的連續(xù)輸出電流。先進的系統(tǒng)級封裝技術，還提供了更好的熱性能。

總之，LTM4703是一款結合了超低噪聲技術和模塊化設計的創(chuàng)新性解決方案，具有突出的低EMI、高效率、小型化優(yōu)勢，非常適合大電流、噪聲敏感型應用。

圖6：LTM4703的典型應用示意圖（圖源：Analog Devices）

本文小結

從上文的介紹中，想必大家都已經(jīng)深入了解了這些Analog Devices的創(chuàng)新電源管理器件身上與眾不同的優(yōu)勢特質(zhì)。不論是功能上的升級，還是性能上的精進，抑或是架構上的創(chuàng)新，這些電源管理器件都是殊途同歸，為創(chuàng)新的電子設計提供更有利的支撐。

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