由于传统开关稳压器噪声较大，在噪声消除电路中通常会在末端添加 LDO。然而，添加 LDO 会降低效率并增加设计负担。为此，ADI 推出了超低噪声开关稳压器「Silent Switcher 3」LT83201/3/5 系列产品。该产品非常适合一些需要添加 LDO 作为噪声对策的电路，或需要低噪声和大电流的电路。本文将介绍 ADI Silent Switcher 3 的功能、优势和产品阵容。

开关电源的挑战

典型的开关稳压器在开关动作过程中，热回路中会出现振铃，从而产生噪声。如下图 (图1) 所示。虽然可采用滤波器和机械屏蔽来降低噪声，但这可能会导致成本和电路板面积增加。在噪声敏感型电路中，通常会在末端添加 LDO 以降低噪声，但也存在 IC 发热、效率降低和元件数量增加等挑战。ADI 的 Silent Switcher 3 低噪声开关稳压器可以有效解决这些问题，它显著降低了低频噪声，并且无需 LDO 即可用于噪声敏感型电路。

什么是 Silent Switcher？

Silent Switcher 是 ADI 专有的超低噪声 DC/DC 转换器架构。在不牺牲任何性能的前提下，能够实现“低 EMI”、“高效率”和“高开关频率”。 

Silent Switcher 的基本技术

第一代 Silent Switcher 1 采用以下技术： 

将键合线改为倒装芯片以抑制振铃

一般 IC 布线中使用的键合线又细又长，这会导致寄生电感和振铃高。Silent Switcher 1 不使用键合线，而是使用倒装芯片连接。采用粗短的铜柱连接可减少寄生电感并抑制振铃。

将热回路分成两部分并抑制磁场扩散

通过将产生噪声的热环路分割为两个小环路，并围绕 IC 进行布局，成功实现了磁场的封闭，从而有效阻止了电磁干扰的传播。如下图 (图3) 所示，设置两个左右对称的输入端子，绿色与蓝色的热环路产生红色磁场。该磁场将电磁干扰噪声封闭其中。 

即使在高开关频率下也能实现高效率，实现电路小型化

Silent Switcher 1 内置开关驱动器，可最大限度地减少开关过程中的功率损耗，从而实现快速、干净的开关边沿。Silent Switcher 甚至符合最严格的 CISPR25 Class5 噪声标准，可同时解决电源设计中的噪声、散热、效率和尺寸挑战。

Silent Switcher 2

第二代 Silent Switcher 2 将输入电容集成于封装内部，消除了 PCB 布局的影响。Silent Switcher 1 需要对称放置外部电容器，而 Silent Switcher 2 消除了这一限制，实现了更简洁的节省空间设计。此外，内置输入电容器提供更短的热回路，提升了抗噪性能。

Silent Switcher 3

第三代 Silent Switcher 3 在继承 Silent Switcher 2 所有特性的基础上，实现了「低频噪声 (10Hz-100kHz) 的降低」与「超高速瞬态响应」两大突破。

Silent Switcher 3 采用了 ADI 超低噪声 LDO —— LT3045 的电流基准技术，通过将传统的高噪声分量带隙基准改为电流基准，大大地降低了低频噪声。由此，该开关稳压器实现了可媲美 LDO 的噪声性能。

Silent Switcher 3 的特点

具体来说，Silent Switcher 3 具有哪些噪声特性？下表 (表2) 对比了 Silent Switcher 3 中的 LT8625S 与其他解决方案在 10Hz 至 100kHz 低频噪声范围内的表现。该 LT8625S 的噪声与锂离子电池大致相当，与典型的 LDO 相比，噪声极低。

10Hz-100kHz 的集成噪声
LT3045 (业界噪声最低的 LDO)	0.8μVRMS
锂离子电池	2.7μVRMS
LT8625S (高带宽)	2.7μVRMS
LT8625S (低带宽)	3.7μVRMS
常见的低噪声 LDO	约4 μVRMS
LT8643S (单位增益 fb 中的 SS2)	123μVRMS

表1 LT8625S 与其他方案的集成噪声值对比

下图 (图7) 将 LT8625S 的噪声频谱密度与市场顶尖超低噪声 LDO LT3045 进行了比较。从图中可看出，特别是在较低频率范围内，LT8625S 具有与 LT3045 几乎相同的特性，表明噪声性能更好。

可用于噪声敏感型射频电源

Silent Switcher 3 凭借其出色的噪声特性，可应用于以往难以使用开关稳压器的噪声敏感型电路。例如，传统上很难直接从开关稳压器向 PLL 器件供电，但是通过使用 Silent Switcher 3，只需添加外部第二级 LC 后置滤波器，即可实现与超低噪声 LDO LT3045 相当的噪声性能。这使得该方案能够作为 PLL 器件等 GHz 级设备的电源使用。

下图 (图8) 为 ADF4372 评估板。ADF4372 是 16GHz PLL 频率合成器，该评估板采用 Silent Switcher 3 (LT8625SP) 为 5V 电源供电，采用 LT3045 为 3.3V 电源供电。

下图 (图9) 展示了 ADF4372 的噪声波形对比。无论是 5V 还是 3.3V，使用 LT3045 构建的波形均为蓝色。使用 LT8625SP 时，仅部分频率 (数十 kHz 至数百 kHz) 的波形会略有下降。

下图 (图10) 为加装 LC 滤波器后的性能对比。通过外接 LC 后置滤波器，性能可与 LT3045×2 基本相当，亦可作为 GHz 频段电源使用。LT3045 是 ADI 噪声最低的 LDO 稳压器。

无需 LDO，节省空间并降低成本

使用 Silent Switcher 3，无需添加 LDO 即可实现低噪声电源。例如，以前由 DC (12V) → DCDC (中间电压 6V) → LDO (5V) “等两级组成的电路可以简单地配置为”DC (12V) → Silent Switcher 3 (5V)“。消除了 LDO，可减少元件数量，简化设计，节省空间，并降低成本。

非常适合低噪声和大电流的电路

Silent Switcher 3 非常适合既要求低噪声又需要大电流的电路。由于 LDO 的性质，大电流具有较大的功率损耗，且发热严重。传统低噪声大电流电路要么选用散热性能好的高性能 LDO，要么加装外部散热片，导致成本和 PCB 面积增加。Silent Switcher 3 将高效率与低噪声相结合，即使在大电流下也能抑制温升，无需添加散热器，有助于减少组件数量并节省空间。

下图 (图12) 为 LDO 方案热设计示意图。当设计工作环境温度为 40℃、Tj=100℃ 以下时，需满足 θjA×2.04W+40℃=100℃，此时 θjA＝(100-40)℃/2.04W=29.4℃/W。因此必须采用具备优良散热特性且能承受大电流的 LDO，或加装散热片。

下图 (图13) 为 Silent Switcher 3 热设计示意图。θjA=46℃/W，46℃/W×0.3W+40℃=53.8℃，由此可见，相对于 100℃ 具有较大余量，且无需散热片。

支持快速瞬态响应，5μs 内稳定至 0.2% 以内

Silent Switcher 3 支持瞬态响应特性，也适用于 FPGA 和射频收发器等电源。近年来，FPGA 和射频收发器对电源的要求越来越高，如果瞬态响应不足，电压可能会偏离规定值，从而导致故障。Silent Switcher 3 可以在不到 5μs 的时间内稳定到 0.2% 以内，非常适合需要快速瞬态响应的设备。

Silent Switcher 3 产品阵容

Silent Switcher 3 系列产品如下表 (表2) 所示。该系列提供兼具高效率与低噪声的解决方案。

型号	输入电压 (V)	输出电流 (A)	封装	备注
LT83201	18	1	3×2 LFCSP	引脚兼容
LT83203		3
LT83205		5
LT8622S		2	4×3 LQFN	引脚兼容
LT8624S		4
LT8625S/SP		8
LT8625SP-1		8	4×4 LQFN	引脚兼容
LT8627SP		16

表2 Silent Switcher 3 产品阵容

下图 (图15)、(图16) 分别为 LT8625S LQFN 封装、SP 型号封装示意图。SP 型号采用 Exposed Die Top 封装，可在高温应用中可选加装散热片 (但达到额定输出电流无需散热片)。以上所有型号均提供评估板，欢迎工程师试用。

应用示例

• 低噪音仪器
• 高速/高精度 ADC/DAC
• 5G 基础设施