擴頻是一種與開關穩壓器相關的技藝,可抑製來自感興趣頻帶的不需要的噪聲,並將其推入噪聲不會幹擾系統的區域,或者更容易處理的區域。
盡管該技藝不能消除系統中的噪聲——它僅用於避開關鍵頻段——但使用擴頻是目前的工業趨勢,主要是由日益復雜的系統和更高水平的集成需求推動的,導致跨復雜多層策劃的系統之間的另外交互。最明顯的例子是汽車中電子控製單元 (ECU) 數量的增加以及線束的復雜性增加。線束需要以越來越高的水平承載信號、電力和通信。
現代電源工程師發現他的辦公桌上出現了更新的規格,特定頻段的噪聲抑製變得越來越嚴格,並且目標越來越低以迎合系統復雜性的增加。許多人將擴頻技藝視為一種解決方案,因為它可以消除峰值噪聲並使模塊電源策劃符合目標噪聲規範。
擴頻在其達成中絕不是一個簡單的答案;我們還必須考慮幾種調製技藝。該技藝包括偽隨機、三角和鋸齒等方法,以及基頻的抖動百分比和抖動的偏差或重復率。所有這些旋钮對噪聲都有某種額外的和可能不需要的影響。
圖 1 顯示了使用擴頻技藝抑製噪聲和添加了汽車標準 CISPR 25,第 5 類作為比較的基礎。圖 1 顯示的是抑製基波諧波頻帶(在本例中為 2.1 MHz)中的噪聲。我們可以清楚地看到噪聲被抑製,高於基頻。抑製較高頻率的噪聲可簡化電源策劃,並提高滿足噪聲目標的能力。
但是,如果我們察看次諧波,我們會發現噪聲已經增長,雖然它仍然符合 CISPR 25 標準的規範,但它可能會導致 AM 頻段出現問題。必須使用數字信號處理器 (DSP) 來消除 AM 頻段中的這種不需要的噪聲——或者更糟糕的是,它仍然可以聽到。這種 AM 幹擾在信息娱樂等系統中非常沒有吸引力,並且可能意味着更復雜的輸入數字濾波器。因此,它並沒有消除問題,而是將其推到策劃的另一部分,從模擬策劃工程師到數字策劃工程師。

圖 1:傳導頻帶 CISPR 25,5 類,帶和不帶擴頻
所以,你可以做什麼?簡單的答案是首先停止噪音。通過使用針對噪聲抑製而調整的集成電路 (IC) 技藝和良好的印刷電路板 (PCB) 布局技藝,可以限製問題。如果你不产生噪音或者你可以限製它,那麼你不需要抑製它;或者也許我們可以將其抑製在較不激進的水平,以便其他技藝更有益。僅在好處已知且不影響其他電路和策劃的情況下謹慎使用擴頻。
TI 的PMP9458參考策劃(圖 2)就是如何為低噪聲策劃電源的一個很好的例子。“用於汽車集群單元的 CISPR 25 Class 5 額定 14W 多輸出電源”參考策劃特意在同一印刷電路板上同時使用 sub-AM 波段(低於 1 MHz)和高頻(高於 2 MHz)開關穩壓器. 它還使用了 ASYNC 和 SYNC 产品的組合,這些产品在 IC 級策劃以抑製噪聲。請記住從一開始就使用良好的布局技藝來抑製噪聲。
在可以使策劃工程師的系統性能受益的系統中使用時,我認為擴頻技藝既是頭痛藥片,也是維生素藥片,詳細取決於使用時間。良好的 PCB 策劃和組件選擇將對我們的策劃結果产生同樣的影響,使整個系統解決方案受益,並且可能不會將問題推向不同的範圍。在實施之前,我會仔細考慮這些技藝的好處。
圖 2: LM26003 -q1和LM26420-q1的PMP9458參考策劃