komponenter/ konvertere
Af Afshin Odabaee, David Ng og Jim Yin, Linear Technology
Enhver vekselstrøm eller spænding vil generere energi i form af elektromagnetisme og dermed interferens (EMI). EMI er lig med støj, og man bruger derfor filtre til at reducere EMI ved at dæmpe styrken af en bestemt frekvens eller et frekvensområde. Filtre kan dæmpe den ledningsbårne støj, men dermed også den æterbårne, der minimeres i takt med udstrålingen fra kabler eller lederbaner på et print. Alt andet end en ren sinusbølge eller ren jævnstrøm generer støj i hele signalspektret. Selv ved omhyg-
DC/DC-konvertere med indbygget støjundertrykkelse
Nye interferenssvage systemkonvertere indeholder drivere med ultralave støjtal i overensstemmelse med CISPR 22 klasse B. Komponenterne er oplagte til high speed serdes-komponenter, og de er godkendt til brug sammen med Xilinx RocketIO
te komponenter, der allerede er afprøvet og har som har lav emission. Anvendelse af disse "afprøvede og certificerede" komponenter forbedrer konstruktørens chancer for et godt resultat. En ny serie af DC / DC µModule konvertere fra Linear Technologies er designet til at give sjælefred hos konstr u ktører gen nem dæmpning af støj ved kilden, nemlig i DC/DC-regulatoren selv. Et DC/DC µModule er et komplet DC/DC-system i ét hus. Det omfatter induktionsspole, IC-styrekreds, MOSFET'er, input-/ output-
Udstrålet støj for LTM4606 og LTM4612
LTM4606 og LTM4612 har en indbygget funktion til reduktion af støj i form af et -filter, som fjerner koblingen til input-bussen og derved reducerer risikoen for påvirkning af andre kredsløb. Det begrænser også ledningsbårne støj-loops. I Europa bestemmes de tilladte elektromagnetiske emissioner almindeligvist af EN55022. En anden almindelig specifikation er CISPR 22, der stammer fra det internationale agentur Comite International Special des
Praktisk test i EMC-laboratorium dokumenterer LTM4606 µModule-konverternes meget fine støjundertrykkelse selv ved strømme op til 6A.
Resultater for spidsscan for lavinterferens LTM4606 µModul med 12Vin til 2,5V udgang ved 6A
kondensatorer samt kompensationskredsløb siddende på en substrat kapslet i et SMD plasthus. Den nye serie er afprøvet og certificeret på et EMC-testlaboratorium og opfylder den internationale specifikation CISPR 22. LTM4606 og LTM4612 er komplette konvertere, der er konstrueret til opnå lav input /output-interferens og samtidig give alle de fordele, der kendetegner omkoblings-
Perturbations Radioelectriques. Resultaterne viser at den nye DC/DC µModul-
sempel 500kHz). Derfor tilføjer man typisk ferritperler og -filtre til lineære regulatorers kredsløb, for at reducere den højfrekvente interferens. En omhyggeligt konstrueret konverter som den nye serie af lavstøj µModule-regulatorer kan mere end le-
meget støj, der kan benyttes til high-speed tranceivere i FPGA- eller ASIC-baserede systemer.
DC/DC µModule-serien verificeret af Xilinx for RocketIO
Den nye serie af DC/DCregulatorer udviser meget fine resultater for støjreduktion. Disse resultater er
flere tests. Ved afprøvning hos Xilinx kunne der udledes flere konklusioner. En detaljeret præsentation af afprøvningen, afprøvningsudstyret samt prøveresultaterne er tilgængelig hos FPGA Journal Chalk Talk webcast: https://admin. acrobat.com/_a700655680/ xilinx080826/ Det eyescan, der benytte-
Eyescan viser ubetydelig forvrængning i lavstøjs µModuleregulatorerne.
Testopstilling med to LTM4606 µModuler, der forsyner en Xilinx Virtex-5 ML52x med henholdsvis 1,0V og 1,2V.
gelig konstruktion ved ingen med sikkerhed hvor kraftig den æterbårne støj eller strålingsemissionen er, før systemet afprøves - og måling af stråleemission kan ikke udføres formelt, før konstruktionsprocessen er næsten færdig. Hvad skal konstruktionsingeniøren så gøre? En fremgangsmåde er at benyt-
regulatorkredsløb. Der er indbygget en HF-spole i indga ngen på LT M4 6 0 6 og LTM4612 til dæmpning af indkommende støj. Til yderligere dæmpning af støj på lowside'n i LT M460 6 og LMT4612 er der monteret en gatedriver til MOSFET'en samt et internt dæmpningskredsløb. LTM4606 er kvalificeret til Xilinx RocketIO.
regulator ligger mere end 12dBuV under grænseværdien for udstrålet emission i klasse B, i CISPR 22 (kvasispids). Selvom lineære regulatorer er enkle løsninger til forsyning af I/O-forbindelser i FPGA'er og ASIC's, tvinger fremkomsten af serdes-komponenter (serialisering/deserialisering), der arbejder ved meget høje hastigheder, i visse tilfælde over 8Gb/s og op til 10Gb/s, de lineære regulatorer til at levere langt mere strøm end tidligere. En lineær reg ulators PSR R (strømforsyningsundertrykkelsesforhold) reduceres betydeligt over 100kHz, så en lineær regulator er ineffektiv til filtrering af støj fra højfrekvente konvertere (for ek-
vere den samme udgangseffekt - med en brøkdel af den lineære varmeudvikling ved også levere strøm med
LTM4606 bestod alle Xilinx' impulsinstalibitets- og jitterprøver.
blevet overført til det digitale domæne og underkastet
Indbygget spole giver et simpelt -filter, der internt undertrykker støj i Linear Technologys LTM4606 - og LTM4612-konvertere.
des til måling af åbningen på en transceiver, udviste god kvalitet. Som vist på figuren garanterede åbningen i eye-diagrammet, at den ne s er ie a f D C / D C µModule-regulatorer er i stand til at levere strømme op til 6A uden kvalitetsforringelse af øjediagrammet. En tranceivers ydelse afhænger af impulsinstabilitet i senderen og tolerancen for dette i modtageren. Fire produkter herunder LTM4606 udviste sammenlignelige og i visse tilfælde bedre værdier end en lineær regulator. Med andre ord var jitter for µModule-produkterne med hensyn til impulsinstabilitet ubetyde-
1
aktuel elektronik nr. 2 · 28. januar 2009