一、 无DC-DC变换实现多路高精度输出反激电源的诀窍

近年来，数字电路的集成度一直在提高，摩尔定律直到今天还在指导数字电路的设计和创新。每当有新的消费电子产品发布，我们已经习惯了媒体上大肆宣传的性能又有了新的提升，并且功耗有了进一步降低。但是，到了模拟电路领域，似乎大家也已经习惯了一成不变的架构和设计，那为什么还需要InnoMux™-2这样的创新设计呢？接下来我们从传统的电源变换器切入，来看看InnoMux™-2的创新之处。

1 传统的多输出电源变换器

目前的电子产品多数需要多个电源轨来满足不同组件的电源需求，例如一个典型的微机电一体化设备（冰箱、空调等），通常传感器需要5V电压，微控制器需要3.3V电压，而闭合器需要12V电压。应对这类电源需求，最直接的想法是在单路输出电源的基础上进行二次变换。

常见的基于单路输出的电源架构如下图所示。

单路输出的反激式电源可以提供1种电压的输出，其它电压如果高于它，使用二级升压电路实现，如果低于它，就使用二级降压电路实现。逻辑非常直接，效果也是满足基本的工程要求的，只是效率不高。假设单级的效率是90%，那两级串联后的效率就是0.9*0.9=81%。

当然，我们也可以的增加多个绕组，来实现多路输出电源，如下图所示。

图中有3个输出，但它们不是对等的，1个叫主输出，另外2个叫辅助输出。原因是反馈电路只根据主输出来稳压，辅助输出不参与反馈，会随着负载变化而飘忽不定。为了稳定辅助输出，我们可以加假负载，使得空载状态下的输出电压不至于太高。这个假负载一般是负载电阻，很显然它无端消耗了一部分能量。

至此，通过简单的分析，我们已经可以发现传统的多输出电源变换器面临的挑战，就是3个设计要素的权衡：

1.效率

2.空载功耗

3.输出精度

详细的对比如下图所示。

2 InnoMux™-2里没有DC-DC变换器

比较容易想到的常见改进方法是在上述方案上修修补补，以期各项参数可以满足工程需求，但归根到底还是要在效率、空载功耗和输出精度上做出权衡。而InnoMux™-2则跳出了这种权衡，拓扑的设计思路是去掉DC-DC变换器，做到“一步到位”。辅助输出容易受到主输出的影响，主要原因是绕组物理圈数是固定的，尽管圈数是按照电压比例设定好的，，但绕组间由于漏感大小的不同，造成不同负载情况下实际输出电压并不总是按比例分配，对于负载轻的输出会产生“峰值”充电的现象，进而造成电压飘高。而且由于多路输出各绕组间功率的分配是按圈数自动分配的，那么只有主输出（有反馈的输出）才有权决定初级的开关状态，这必然造成无反馈的辅助输出不能被很好的调控。那么有没有一种方式，可以实现能量的动态分配，实现虚拟的“动态绕组”呢？如果可以满足上述工程上的权衡，那就变成了皆大欢喜的“我全都要”。

PI新近发布的InnoMux™-2完美地解决了上述多输出应用当中的技术“痛点”。如下图所示，是InnoMux™-2的结构和工作方式。   

不像传统多输出电源中只有一路主输出有反馈的方法，该方案利用器件的次级电路对每一路输出都进行监测，或者是电压（恒压输出）或者是电流（恒流输出）。当某一路的电压或电流下降时，则由次级侧的控制器向初级发送一个开关请求信号（通过FluxLink，以脉冲的方式）。而下次初级侧开关管开关所发送至次级的能量，则只能由发送请求的那路输出进行“接收”。“接收”的方法是通过次级增加的选通开关（与输出串联的MOSFET）来完成的，而未发起开关请求的输出则与变压器处于断开的状态。得益于数字电路的高速高精度特性，我们可以在每个开关周期中动态调控其能量的传导路径，从而实现每个开关周期仅将能量分配至有需要的输出，达到各路输出在任何负载下都有极佳稳定度的效果。

以一个单绕组12V、5V双路输出反激式电源的架构为例，我们来分析一下InnoMux™-2的工作原理。12V输出时，当12V降至FB参考点以下，次级侧经Fluxlink发送开关请求，初级开关导通，能量积聚，SR导通，选通FET关断，储能释放至12V输出。5V输出时，当5V降至FB参考点以下，次级侧经Fluxlink发送开关请求，初级开关导通，能量积聚，SR导通，选通FET导通，储能释放至5V输出。

我们再看一下InnoMux™-2工作的电流波形图。其中GSel是选通FET的栅极信号，GSR是SR FET的栅极信号。我们可以看到，通过控制GSel，就可以选择次级端变压器当中储能的传导路径，或者是释放至5V端，或者释放至12V输出端。              whaosoft aiot http://143ai.com

从上面的波形中我们注意到，GSR的信号在初级功率开关管开通之前，有一个短暂的开通脉冲。这也是InnoMux™-2的另一大特色，即使用现成的SR FET实现零电压开关（ZVS）。这种方法无需传统有源钳位中用到的额外电路，效率可以提高0.5%~1%。其具体的操作原理如下图所示。   

具体的工作过程如下：① 初级开关导通前，使SR FET短暂导通一段时间，这样会在次级侧绕组当中产生一个反向电流，能量来自于5V的输出电容。而当SR FET关断后，反向电流换流至初级绕组两端，也是反向的（从漏极至直流母线正端）。② 初级VDS被反向初级电流放电，并将VDS电压降至接近“0”，此时再发出初级开关的开通驱动信号，这样做就达到了ZVS的效果。通过对工作原理的了解，我们意识到这种控制方式仅在DCM工作方式时才能实现。但好在多数的反激式电源在高压输入情况下均工作于DCM， 而高压输入也是初级功率开关管开关损耗比较大的工作状态。在低压输入时，电源还是设计于连续模式，可以优化导通损耗。此时即使没有ZVS开关操作，也不会对效率及功率管温升产生很大的影响。这种“聪明”的ZVS实现方式，不但降低了整体系统成本，也进一步提升了该器件可以输出的功率能力，改善了器件本身的温升表现。

InnoMux™-2通过对每个开关脉冲能量的导引来实现各路输出的精确输出。但当某路输出负载变轻的情况下，必然导致其请求开关的脉冲的频率落于音频范围以内，从而可能产生音频噪音的问题。那么InnoMux™-2是如何解决的呢？

答案就是其独特的一项控制技术，叫做“脉冲共享”，如下图所示。

其实具体的InnoMux™-2操作并不是像我们前述的那样，即每个初级脉冲发送过来的能量都一直输送给某个单一的输出。因为这样势必会造成随负载的变化，变压器不同开关周期内磁通释放的斜率有所差异，换句话说也就是各周期次级电流波形的形状不一致，一旦这种电流不一致的频率进入音频范围或者接近于变压器的固有振荡频率，则会产生音频噪音问题，同时也会造成输出纹波的增大。这在较高功率的应用当中是无法接收的。那么解决的方法就是将一个周期内从初级传输过来的能量在不同的输出之间分担，也就是“脉冲共享”。具体操作就是在最高电压的输出和另外的一路低压输出之间进行能量分担，利用选通开关的通断来将高压输出的剩余能量消耗在选通开关导通的那路输出负载上面。这样做就可以保证分担能量的两路输出均可以以相对较高的频率进行操作，同时也可以保证各周期间有相同或相似的次级电流形状，也就降低了前述的开关进入音频范围的影响。     

从上面的波形中可以看到，每个周期的能量在次级泄放期间先是传导到12V输出，而在后半段则传导至5V输出。而所示的三个开关周期其电流波形的形状是相近的，也就是变压器的磁通变化规律是相近的，这样就避免了次谐波频率进入音频范围的可能，进而降低音频噪音。再者，由于能量共享后每个输出以更高的频率得到能量补充，其输出纹波也可以得到保证。

InnoMux™-2通过对输出精准的调控，再加上独有的ZVS实现方式，使其整体变换效率可以达到90%。相比于传统的多输出应用当中单级反激+后级稳压器的方案提高了10%的效率。或者也可以理解为，浪费的能量减少了一半。如下图所示，我们可以看到，相比单输出92%的变换效率，InnoMux™-2仅在损失2%的额外损耗的情况下，就实现了多路输出的精确调整。而这对于整体系统满足能效标准、提升供电电源待机表现都具有非常大的意义。   

3 小结

InnoMux-2在多路输出的电源应用当中，通过创新性的能量导引控制策略，打破了传统多路电源方案中效率、空载功耗和输出精度的约束，实现了90%的系统效率。这种单级变换去掉了常用的后级DC-DC变换器，简化了多路输出电源的架构，适合大量行业的应用，势必会对多路输出电源的设计带来一场革命性的变化。              

二、 EMI、EMS以及EMC~区别

 电子产品的电磁辐射问题越来越受到关注，相信大多数都对于EMC(电磁兼容性)这个名词也不陌生，因为要获得我国的3C认证就必须通过专业机构的EMC测试。但是，在各种媒体报道和产品宣传当中，与之类似的EMI、EMS等专业名词也常常出现在大家面前，它们似乎都与防辐射(电磁辐射)有关，让人不明就里。那么，它们究竟有什么异同呢？

EMI——攻击力

    EMI(Electro Magnetic Interference)直译是“电磁干扰”，是指电子设备(干扰源)通过电磁波对其他电子设备产生干扰的现象。例如当我们看电视的时候，旁边有人使用电吹风或电剃须刀之类的家用电器，电视屏幕上会出现的雪花噪点；电饭锅煮不熟米饭；关闭了的空调会自行启动……这些都是常见的电磁干扰现象。

    更为严重的是，如果电磁干扰信号妨碍了正在监视病情的医疗电子设备或正在飞行的飞机，则会造成不堪设想的后果。从这些例子来看，就好像是电子设备具有无形的“攻击力”，对其他电子设备的正常运行造成了扰乱和破坏。

 电源的一二级EMI滤波电路，是为降低电源的电磁传导干扰而设计的。

    从“攻击”方式上看，EMI主要有两种类型：传导干扰和辐射干扰。电磁传导干扰是指干扰源通过导电介质(例如电线)把自身电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。

    最常见的例子是我们电脑中的电源会对家里的用电网络产生影响，在电脑开机的同时家里的电灯可能会变暗，这在使用杂牌劣质电源的电脑上表现得更为明显。而在当今电源的内部结构中，一二级EMI滤波电路是必不可少的，这里的“EMI”针对的就是电磁传导干扰，以防止电源工作时对外界产生太大的影响。

机箱上的EMI触点，是为降低屏蔽机箱内部的电磁辐射干扰而设计的。

    电磁辐射干扰往往被我们简称为电磁辐射，它是指干扰源通过空间把自身电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络，就像是武侠小说中的“隔空打物”。由于人体生命活动包含一系列的生物电活动，这些生物电对环境的电磁波非常敏感，因此过量的电磁辐射可以对人体造成影响和损害。人们常常担忧的“辐射”也就是指这部分电磁辐射干扰。应用机箱上的种种防辐射设计，例如EMI弹片、EMI触点，这里“EMI”针对的就是电磁辐射干扰，以减小机箱内电磁波传播到外部的量。

EMS——防御力

    有矛就有盾，有电磁干扰就有抗电磁干扰。下面请出我们的第二位主角EMS。EMS(Electro Magnetic Susceptibility)直译是“电磁敏感度”，是指由于电子设备受到外界的电磁能量，造成自身性能下降的容易程度。例如同样受到电吹风或电剃须刀的干扰，有些电视机的屏幕上出现了雪花噪点，有些电视机却安然无恙。这表明在受到电磁干扰“攻击”的情况下，前者的电磁敏感度较高，更易受伤，也就是“防御力”较低；而后者的电磁敏感度较低，不易受伤，即“防御力”较高。

    电视画面雪花严重，受其它电子设备干扰是一大因素。

EMC——综合攻防能力

    有了矛，也有了盾，最后就用它俩一起来武装我们的第三位主角EMC。

 EMC测试中使用电磁兼容实验室，可进行电磁辐射干扰测试

    EMC(Electro Magnetic Compatibility)直译是“电磁兼容性”，是指电子设备所产生的电磁能量既不对其他电子设备产生干扰，也不受其他电子设备的电磁能量干扰的能力。因此，EMC包括EMI和EMS两个方面的要求：一方面要求电子设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值，即EMI；另一方面要求电子设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗干扰能力，即EMS。

    具体在对电子设备进行EMC测试时，相关标准规定了EMI的最大值，以及EMS的最小值，就犹如限制“攻击力”在较低水平、要求“防御力”在较高水平。这也很好理解，就像我们养一条看门狗，你不希望它主动跑出门去乱咬人，但你要求它在敌人来犯时要扛得住。

3C认证包含EMC标准

    现在大家知道了，好的电子设备应该是一个“低攻高防”的角色，既对外界产生的干扰小，又能很好地抵抗来自外界的干扰。

    那么如何选购这样的产品呢？其实国家法规已经为我们做好了准备。自1996年开始，欧共体就对其统一市场作出了规定：任何没有“CE”认证标记的电气和电子设备不得进入欧共体市场。我国政府也已作出规定，自2003年8月1日起，任何没有“CCC”(即3C)认证标志的电气和电子设备不得进入中国市场。而CE认证和3C认证均包含了对EMC的要求。因此，大家在购买电子产品时，只要看它的外壳或包装上有没有“CE”和“CCC”标志，就可以知道它是否具有符合国家规定的低干扰(包括低辐射)、高抗干扰的特性。

三、 口碑很好的国产LDO芯片

在几乎任何一个电路设计中，都可能会使用LDO（低压差线性稳压器）这个器件。

虽然LDO不是什么高性能的IC，但LDO芯片市场竞争异常激烈。最近几年，诞生了越来越多的精品国产LDO，让人看得眼花缭乱。

业内人士曾经说过，评估一款高性能LDO芯片主要有3个标准：一是电源对噪声的抑制比，二是LDO自身输出噪声及对负载变化的瞬态相应能力，三是在高精密传感器应用中，温度漂移是否足够小。

不过，纸面参数是一回事，实际使用是另一回事，所以我们想要邀请工程师谈一谈，实际使用过的哪些LDO芯片很能打。接下来，让我们来看看，具体有哪些LDO芯片。

 一致好评的LDO 

力芯微电子ET631XX受到编辑和工程师的一致推荐，该产品专为需要超低静态电流的便携式电池供电应用而设计。0.6uA 型超低功耗可确保较长的电池寿命。动态瞬态升压功能可改善无线通信应用的器件瞬态响应。该器件采用小型1x1mm DFN4或SOT23-5封装。

工程师们推荐的理由包括以下几点：1. 低压降：ET631的内部电阻小，输入和输出电压差低，可以最大限度地减少输送能量的损耗，从而提高转换效率，同时也可以降低芯片温度和功耗。2. 高PSRR：ET631的高PSRR（功率供电抑制比）可以有效地抑制电源中的杂波和噪声，从而提高系统的性能和信号质量。3. 低噪音：ET631采用“超低噪声”技术，能够控制输出电压的噪声并降低电源源波噪声，提高系统的信噪比和动态性能。4. 精度高：ET631的输出电压精度高，误差小于1%，并且独特的调节电路设计，使其具有良好的线性和温漂性能。5. 丰富的保护功能：ET631内置有热关断、短路保护和欠压保护等多种保护电路，有效保护芯片的安全和稳定性。立芯微的低压差稳压器ET631具有低压降、高PSRR、低噪音、精度高和丰富的保护功能等优势，广泛应用于手机、平板电脑和笔记本电脑等电源管理系统中，为电子设备提供稳定、高性能的电源供应，有利于提高系统的效率和可靠性。

工程师认为，无锡力芯微LDO等芯片都是给三星供的，出货量巨大，经历过市场的考验，值得推荐。该产品输入电压2.2-5,5V，输出电压1.1-3.6V(0.05V STEPS)。

一位工程师则强调，“ET631xx确实好用，输入范围宽，输出电压精度高，可调范围精度高。静态功耗低，很适用于便携设备。”

高效、精确的LDO 

矽力杰半导体的SY6345AAC备受编辑和业界赞誉，它是一款高效、精确的LDO，专为高输入电压和超低静态电流应用程序。SY6345提供+/-2%的可调输出电压精度和非常低的压降（300mA时为300mV）。其他功能包括操作稳定性，低ESR陶瓷或钽电容器，由于优化的内部补偿，过电流保护和热停堆。SY6345有SOT23-5包装。

工程师们推荐的主要理由是SY6345是一种高效、精确的LDO,专为高输入电压和超低静态电流应用而设计。以前在低成本LED电源中已经大批量使用，减小无高压大电容方案中输出电流纹波很有效果。

很多工程师都认为，矽力杰是最近几年国产突起市场质量保证主力军，价格美丽，SY6345与DC-DC等都用过，市场交付率及时，值得使用。

矽力杰SY6345是一款高效且精准的LDO（低压差线性稳压器），它集高精度、宽电压输入范围、低静态电流和低纹波等特性于一身，为各种应用提供了稳定可靠的电源解决方案。其卓越的性能和稳定性，使得SY6345在市场上具有广泛的适用性和竞争力。

还有一些工程师表示，除了矽力杰的SY6345，也批量使用过SY8120，非常稳定可靠。

 超低噪声、低压差的LDO 

思瑞浦微电子TPL8032也获得编辑和工程师的一致认可，该产品是300 mA高PSRR、超低噪声、低压差线性稳压器，具有20伏宽输入电压范围。TPL8032系列支持两个电压输出范围，可调输出电压范围，从1.22 V至18 V、带外部电阻分压器， 固定输出电压从1.5 V到5 V。TPL8032系列具有2.2μF至100μF陶瓷输出电容器。

工程师们推荐的理由是TPL8032具备出色的噪声抑制能力，能够在各种应用场合提供稳定的输出电压。同时，其低压差设计使得在输入电压较低时也能保持良好的工作效率。

此外，TPL8032封装比较小，但是输出电流又比较大，非常适合电路板空间比较受限的产品，芯片输出电压1.22V~18V可调，灵活性很高，瞬态响应好，比较适合给IC供电，同时芯片自身集成了过电流保护，输出短路保护，过温保护，大大增强了芯片的鲁棒性，让产品的可靠性也得到了提高，给外部负载供电时，避免了输出短路导致的IC损坏。

一位工程师强调，“TPL8032，噪声抑制做的非常好，且输入电压和输出电压范围非常宽，非常适合噪声要求高的电源设计，工业级的工作温度可以适应多种恶劣条件，值得推荐。”

简单，就是美 

蓝箭电子BRCO7533T是工程师中比较热门的一颗芯片。根据工程师们的推荐，这款芯片简单，而且输入电压范围宽，所以备受大家青睐。最重要的嘛，当然是其价格，大概0.24～0.38元/个。

BRCO7533T主要特性为低功耗，低压差，温度漂移系数小，高输入电压可达30V，静态电流2.5μA，输出电压精度：±3%。无卤产品。能够用于各类电源设备，通信设备，音频和视频设备。

便宜好用，就完了 

便宜好用谁能不爱，有三款产品被工程师大力推荐。

第一个是立锜科技的RT9013-33GB，其最大输入电压 5.5V，输出电压3.3V，最大输出电流 500mA，电源纹波抑制比（PSRR）为50dB@（10kHz），压差400mV@（500mA），待机电流 50uA，工作温度为-40℃~+85℃。价格方面，在0.5～1元/个。

官方介绍显示，RT9013是一款高性能、500mA LDO，提供极高的电源抑制比和超低压降。理想的便携式射频和无线应用与苛刻的性能和空间要求。RT9013静态电流低至25uA，进一步延长电池使用寿命。RT9013还可与低ESR陶瓷电容器配合使用，从而减少了电源应用所需的电路板空间，这在手持式无线设备中至关重要。RT9013在关机模式下的典型功耗为0.7uA，并且具有小于40us的快速开启时间。其他功能还包括超低压差，高输出精度，电流限制保护，和高纹波抑制比。可提供SC-82、SOT-23-5、SC-70-5和WDFN-6L 2x2封装。

第二个是特瑞士的XC6206P332MR，其最大输入电压6V，输出电压3.3V，最大输出电流 200mA，压差 680mV@（100mA）。价格方面大概0.37～0.64元/个。

官方介绍显示，XC6206系列是高精度，低功耗，3端子，正电压稳压器制造采用CMOS和激光微调技术。该系列提供了显着小的压降的大电流。XC6206包括一个限流电路，驱动晶体管，一个精密的参考电压和误差校正电路。它与低ESR陶瓷电容器兼容。电流限制器的折返电路起短路作用。保护以及输出引脚的输出电流限制器。输出电压是由激光微调技术内部。它可在1.2V至5.0 V的范围内以0.1V为增量进行选择。可提供SOT-23、SOT-89、TO-92和USP-6B封装。

第三个是友台半导体的HT7133S，其最大输入电压30V，输出电压3.3V，最大输出电流 100mA，待机电流3uA，工作温度-20℃~+70℃。价格方面大概0.13～0.26元/个。

官方介绍，71XX系列是一个低功耗的CMOS工艺制造的高压稳压器。最大输入电压为30V输出电压范围为1.5V～12.0V。有高精度输出电压、极低的电源电流、极低的压降等特点。

这家厂商备受青睐 

很多工程师将目光放在一家厂商上，就是思旺电子。其中三款产品被广大网友所推荐。

第一是SE5318，它是一个积极的、线性稳压器具有低静态电流（35uA典型值）与低压差电压，使其成为电池供电应用的理想选择。节省空间的SOT-26封装对于“口袋”和“手持”应用很有吸引力。具有过温保护（OTP），过流保护（OCP），以防止可能的设备故障，由于不当或最坏的情况下的应用，同时具备一个检测器。其PSRR在100Hz时为60dB，在1kHz时为35dB，输出电压噪声为30uVrms。

第二个是SE317M，它是一个3端可调正电压稳压器，在超过1.25V至32V的输出电压范围超过500mA的供应能力。非常易于使用，只需要两个外部电阻设置输出电压。其最大输入电压15V，输出电压1.5V，电源纹波抑制比（PSRR）65dB，待机电流2mA。

第三个是SE1084，它是一个低压差正可调或固定模式稳压器，最低5.0A的输出电流能力。该产品是专门为提供良好的低电压集成电路应用，如高速总线终端和低电流3.3V逻辑电源的稳压电源。SE1084也非常适合其他应用，如VGA卡。SE 1084保证满负载电流下的压差低于1.5V，因此非常适合在4.8V至12V输入电源下提供1.25V至3.3V的良好调节输出。

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