高性能电源解决方案：LT8625S系列与LT8627SP的应用实践

在现代电子系统中，快速瞬态响应电源轨的设计对于确保系统的稳定性和性能至关重要。特别是在5G通信、FPGA和波束形成器等高性能应用中，电源设计需要同时满足快速瞬态响应和低纹波/噪声水平的要求。代理销售ADI(亚德诺)旗下全系列IC电子元器件-中芯巨能将详细介绍LT8625S系列和LT8627SP等高性能稳压器在这些应用中的实际应用案例和技术优势。

一、快速瞬态响应电源轨的设计挑战

在许多高性能应用中，电源轨需要在短时间内应对负载电流的快速变化，同时保持输出电压的稳定。这种快速瞬态响应能力对于确保系统的可靠性和性能至关重要。例如，在5G通信系统中，射频片上系统（RFSoC）的电源需要同时满足快速瞬态响应和低纹波/噪声水平的要求，以确保信号的完整性和系统的稳定性。

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二、LT8625S系列：高性能稳压器的典范

LT8625S系列（包括LT8625S、LT8625SP和LT8625SP-1）是专为高性能电源应用设计的稳压器。这些稳压器具有快速瞬态响应、低纹波和低噪声等特性，非常适合用于5G RFSoC等对电源性能要求极高的场景。

（一）5G RFSoC电源设计案例

以5G RFSoC的典型1 V输出电源为例，其负载包括发射/接收相关电路以及本振（LO）和压控振荡器（VCO）。在频分双工（FDD）操作中，发射/接收负载会经历负载电流的突然变化，而LO/VCO负载虽然恒定，但对噪声和精度要求极高。LT8625SP的高带宽特性使得设计人员能够通过第二电感（L2）分隔动态负载和静态负载，从而用单个IC为两个关键的1 V负载组供电。图2展示了具有4 A至6 A动态负载瞬态的输出电压响应，动态负载在5 µs内恢复，峰峰值电压不到0.8%，对静态负载侧的影响极小，不到0.1%的峰峰值电压。这种设计不仅提高了电源的效率，还显著降低了系统的复杂性和成本。

（二）时分双工（TDD）模式下的应用

在时分双工（TDD）模式下，噪声关键的LO/VCO会随着发射/接收模式的变化而加载和卸载。由于所有负载都被视为动态负载，因此需要更关键的后置滤波来保持LO/VCO的低纹波/低噪声特性。通过使用馈通模式下的3端子电容，可以实现足够的后置滤波，同时最小化等效电感（L），以保持负载瞬态的快速带宽。图3展示了Silent Switcher 3系列的简单远程检测连接，通过独特的参考生成和反馈技术，只需将SET引脚电容（C1）的接地和OUTS引脚开尔文连接到所需的远程反馈点，而无需电平转换电路。这种设计使得1 A负载瞬态响应波形的恢复时间小于5 µs，输出电压纹波小于1 mV。

三、LT8627SP：主动降压电路的应用

在某些应用中，电源电压需要根据不同的功率水平动态调整。例如，在波束形成器应用中，电源电压的精度要求通常在5%至10%之间，而稳定性比电压精度更为重要。在这种情况下，最小化负载瞬态期间的恢复时间可以显著提高数据处理效率。LT8627SP的主动降压电路非常适合这种应用，因为它可以通过降低电压来减少甚至消除恢复时间。

（一）主动降压电路的设计要点

在设计主动降压电路时，需要特别注意以下几点：

下降电流的限制：下降电流不应超过VC引脚的电流限值。对于LT8627SP的误差放大器输出，最好将电流限制在200µA以下，以避免饱和。这可以通过调整R7和R8的值来实现。

下降电压的适应性：下降电压需要适应输出电容，以便在瞬态期间的电压偏差与下降电压大致接近，从而实现最短恢复时间。图7展示了电路在1 A至16 A至1 A负载瞬态期间的典型波形。值得注意的是，16 A至1 A负载瞬态的速度不再受带宽限制，而是受稳压器最短导通时间的限制。

四、FPGA电源设计中的预充电技术

在某些情况下，信号处理单元功能强大，具有足够的GPIO，并且信号处理安排得当，因为可以提前知道瞬态事件。这通常发生在一些FPGA电源设计中，其中可以生成预充电信号以帮助驱动电源瞬态响应。一个典型应用电路使用FPGA生成的预充电信号在实际负载转换发生之前提供偏置，以便LT8625SP有额外的时间来适应负载扰动，而不会出现太大的VOUT偏差和恢复时间。由于预充电信号对反馈造成干扰，因此省略了从FPGA的GPIO到逆变器输入的调谐电路。电平控制为35 mV。此外，为了避免预充电信号对稳态的影响，在预充电信号和OUTS之间设置了一个高通滤波器。

五、总结

LT8625S系列和LT8627SP等高性能稳压器在快速瞬态响应电源轨的设计中表现出色。它们不仅能够满足5G RFSoC、FPGA和波束形成器等高性能应用对电源性能的严格要求，还通过创新的设计和技术，如高带宽特性、主动降压电路和预充电技术，显著提高了电源的效率和稳定性。随着电子系统对电源性能要求的不断提高，这些高性能稳压器将成为未来电源设计中的重要选择。