Welchen Vorteil hat die Synchronisierung meiner Schaltversorgung mit der Systemuhr?

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Einige dieser integrierten Buck / Boost-All-in-One-DC / DC-Schaltnetzteile haben eine wählbare Schaltfrequenz und einige können mit einer externen Uhr synchronisiert werden.

Welchen Vorteil bietet die Synchronisierung meiner Schaltversorgung mit meiner Systemuhr (oder einem Bruchteil davon)? Als Referenz gibt es in meinem Gerät nur einen getakteten IC (einen DDS-Chip) und der Rest ist entweder asynchrone Logik oder nur grundlegende analoge Komponenten.

Ich betrachte speziell den LTC3115 ( Datenblatt ) als meinen Hauptregler mit verketteten Linearreglern im 79 / 78XX-Stil für die Schienen.

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— krasisch
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Wenn Ihre Schaltnetzteilfrequenz nahe am Systemtakt liegt, aber nicht genau ist, kann es zu einer Vermischung (aufgrund von Nichtlinearitäten) kommen, die möglicherweise zu Störungen in Ihrem Signalband in analogen Schaltkreisen führt. Normalerweise ist es die Differenzfrequenz ("Beat"), nicht die Summe, die Sie verfolgen kann.

Das Mischen ist eine nichtlineare Operation (Multiplizieren) und die Summen- und Differenzsignale ergeben sich direkt aus der Triggeridentität:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wenn sie synchronisiert sind, werden solche Probleme normalerweise minimiert (möglicherweise im schlimmsten Fall ein DC-Offset).

— Spehro Pefhany
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+1 Siehe zum Beispiel dieses theremin.us/203/203.html Schema eines Theremins, in dem Frequenzen ~ 60-100 kHz zu hörbaren Frequenzen überlagert sind. Es ist sehr wahrscheinlich, dass irgendwo in diesem Bereich Rauschen vom Schaltwandler auftritt, wenn er nicht mit einem der Oszillatoren synchronisiert wird.

— Chris Johnson

Ok, ich kann das sehen, aber eine Frage. Ist die Überlagerung der Versorgung ein Problem, wenn die beiden Frequenzen nahe Vielfache sind? Wie bei 500KHz vs 5 MHz. Meine Intuition besagt, dass die Antwort Nein lautet: Es wird eine harmonische Kopplung geben, aber die Amplitude des Überlagerungsgeräts wird sehr klein sein und sich zu einem Durchbluten der Gleichstromversorgung mitteln.

— krass

Die Fourier-Analyse ist möglicherweise zuverlässiger als die Intuition. Wenn Sie zwei Rechteckwellen in harmonische Inhalte zerlegen (sagen wir), können Sie die Amplitude jeder Komponente des gemischten Signals aus der obigen Gleichung vorhersagen.

— Spehro Pefhany

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Der Vollständigkeit halber möchte ich darauf hinweisen, dass Schaltregler, die ein SYNC-Terminal aufweisen, diese Fähigkeit normalerweise aus einem anderen Grund haben. Während die Synchronisation mit der MCU-Uhr wie oben beschrieben vorteilhaft sein kann, wird dies sehr selten benötigt und wird daher selten durchgeführt.

Der wahre Grund, warum Regler synchronisiert werden können, ist der Fall, wenn Sie mehrere Regler in Ihrem Design haben. Wenn Sie dann alle mit derselben Taktfrequenz, aber mit unterschiedlicher Phase versorgen, können Sie sicherstellen, dass sie nicht gleichzeitig schalten. Dies reduziert die Eingangsspannung und die Stromwelligkeit, erleichtert die Anforderungen an die Eingangsfilterung und reduziert EMI-Phänomene.

Ein weiterer häufiger Grund ist, einfach sicherzustellen, dass alle Regler auf der gleichen Frequenz schalten, auch wenn sie gleichphasig sind. Auf diese Weise können Sie Ihre Filterbemühungen auf ein viel engeres Frequenzband konzentrieren, als wenn alles bei einer Wer-weiß-was-Frequenz seine eigene Sache gemacht hätte.

— ultimA
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+1 für reduziert EMI-Phänomene

— mike65535

Ein gutes Beispiel hierfür sind 8- oder 16-Phasen-CPU-Netzteile für Computer-Motherboards.

— MadHatter