信号处理单元和片上系统(SoC)单元通常具有突然变化的负载瞬态分布。这种负载瞬态将导致在射频(RF)应用中至关重要的电源电压上的扰动，因为时钟频率将受到不断变化的电源电压的高度影响。因此，rfsoc通常在负载暂态过程中应用消隐时间。在5G应用中，信息质量与过渡期间的这段空白期高度相关。因此，对于任何RFSoC系统来说，越来越需要最小化电源端的负载暂态效应，以提高系统级性能。本文将介绍在射频应用中实现电源设计中快速瞬态响应的几种方法。
快速瞬态静默开关3系列射频应用
实现快速暂态功率轨道最直接的方法之一是选择具有快速暂态性能的稳压器。Silent Switcher 3系列ic具有超低频率输出噪声、快速瞬态响应、低EMI排放和高效率。它的特点是一个超高性能的误差放大器设计，可以提供额外的稳定性，即使有一个积极的补偿。4 MHz的最大开关频率使IC能够在固定频率峰值电流控制模式下将控制环路带宽推至中百kHz范围。
图1为5G RFSoC基于LT8625SP的典型1v输出电源，需要快速瞬态响应和低纹波/噪声水平。1v负载由发射/接收相关电路以及本振子(LOs)和压控振子(VCOs)组成。在频分双工(FDD)操作中，发送/接收负载看到负载电流的突然变化。同时，LOs/VCOs看到恒定的负载，但要求临界高精度和低噪声。LT8625SP的高带宽特性使设计人员能够通过第二个电感(L2)分离动态负载和静态负载，从单个IC中为两个关键的1v负载组供电。该电路可以修改以适应其他输出组合，如0,8 V和1,8 V，由于在低频范围内的超低噪声、低电压纹波和超快瞬态响应，这些输出组合都可以直接提供RFSoC负载，而无需LDO稳压器级。
在TDD (time division duplex)模式下，噪声临界LOs/ vco随着收发模式的改变而加载和卸载。因此，可以使用如图3所示的简化电路，因为所有负载都被认为是动态负载，同时需要更关键的后滤波来维持LOs/VCOs的低纹波/低噪声特性。馈通模式的三端电容可用于实现足够的后滤波，等效L最小，为负载瞬变保持快速带宽。馈通电容与远端输出电容组成多两个LC滤波级，而所有的Ls都来自三端电容的esl，非常小，对负载暂态的危害较小。图3还说明了Silent Switcher 3系列的一个简单的遥感连接。由于独特的参考产生和反馈技术，人们只需要开尔文连接SET引脚电容的(C1)接地和OUTS引脚到所需的远程反馈点。这种连接不需要电平转换电路。
预充信号驱动静音开关3系列快速瞬态响应
在某些情况下，信号处理单元功能强大，具有足够的gpio，并且由于可以提前知道瞬态事件，信号处理安排得很好。这通常发生在一些FPGA电源设计中，可以生成预充电信号来帮助供电电源的瞬态响应。图3显示了一个典型的应用电路，使用FPGA产生的预充电信号在实际负载转换发生之前提供一个偏置，这样LT8625SP就可以有额外的时间来适应负载扰动，而不会有太大的VOUT偏差和恢复时间。从FPGA的GPIO到逆变器输入的调谐电路被省略了，因为预充电信号对反馈起干扰作用。电平控制在35毫伏。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之间实现了高通滤波器。
超快恢复瞬态电路的主动下垂
在波束形成器的应用中，电源电压一直在变化，以适应不同的功率等级。因此，对电源电压的精度要求通常是5 - 10%。在这种应用中，稳定性比电压精度更重要，因为在负载暂态时最小化恢复时间将最大化数据处理效率。一个下垂的电路非常适合这种应用，因为下垂的电压将减少甚至消除恢复时间。图4显示了LT8627SP的有源下垂电路的原理图。在误差放大器的负输入(OUTS)和输出(VC)之间添加了一个额外的下垂电阻，以在暂态过程中保持反馈控制回路中的稳态误差。下降电压可表示为:
而∆V出为负载暂态引起的初始电压变化，∆IOUT为负载暂态电流，g为开关电流增益的VC引脚。在设计图4所示的下垂电路时，需要特别注意:
•下垂电流不应超过VC引脚电流限制。对于LT8627SP的误差放大器输出，最好将电流限制在200 μ A以下以避免饱和，这可以通过改变R7和R8的值来实现。
•下降的电压需要适应输出电容，以便瞬态过程中的电压偏差与下降电压处于相似水平，以实现在瞬态过程中的最小恢复时间。
结论
由于高速信号处理的时间关键特性，无线射频领域对瞬态响应时间的计算依赖性和敏感性越来越强。系统设计工程师面临的挑战是如何提高电源的瞬态响应速度，从而使失料时间最小化。Silent Switcher 3家族是专为无线、工业、国防和医疗保健领域的噪声敏感、密集动态负载瞬态解决方案而优化的下一代单片调节器。根据负载情况，可以采用特殊的技术和电路来进一步提高瞬态响应。
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