在过去的几年中，多层陶瓷电容器（MLCC）的价格急剧上涨，追踪了汽车，工业，数据中心和电信行业中使用的电源数量的增长。陶瓷电容器用于输出的电源，以降低输出纹波，并控制由于高摆率负载瞬变而引起的输出电压过冲和过冲。输入端需要陶瓷电容器去耦并过滤高频电磁干扰，因为它们的低ESR和低ESL。

为了提高工业和汽车系统的性能，需要将数据处理速度提高几个数量级，同时越来越多的耗电设备被挤入微处理器，CPU，片上系统（SoC），ASIC和FPGA中。 。这些复杂的设备类型中的每一种都需要许多稳压电压轨：通常，内核0.8 V，DDR3和LPDDR4分别为1.2 V和1.1 V，外围和辅助组件分别为5 V，3.3 V和1.8V。降压（降压）转换器广泛用于从电池或直流总线产生稳压电源。

例如，汽车中高级驾驶员辅助系统（ADAS）的普及极大地提高了陶瓷电容器的使用率。随着5G技术在需要高性能电源的电信领域的兴起，陶瓷电容器的使用也将大大增加。内核电源电流已从几安培增加到数十安培，并且可以非常严格地控制电源纹波，负载瞬态过冲/欠冲和电磁干扰（EMI），这些功能需要额外的电容。

在许多情况下，传统的电源供应方法无法跟上变化的步伐。总体解决方案规模太大，效率太低，电路设计太复杂以及材料清单（BOM）成本太高。例如，为了满足用于快速负载瞬变的严格电压调节规范，在输出端需要大量陶瓷电容器来存储和提供由负载瞬变产生的大量电流。输出陶瓷电容器的总成本可以达到功率IC的几倍。

较高的电源工作（开关）频率可以减小瞬变对输出电压的影响，并减小电容要求和整体解决方案尺寸，但是较高的开关频率通常会导致开关损耗增加，从而降低整体效率。是否可以避免这种折衷，并满足高级微处理器，CPU，SoC，ASIC和FPGA所要求的很高电流水平下的瞬态要求？

ADI公司的Power by Linear?单片式SilentSwitcher?2降压稳压器系列可实现紧凑的解决方案尺寸，高电流能力，高效率，更重要的是，具有出色的EMI性能。LTC7151S单片式降压稳压器采用Silent Switcher 2架构来简化EMI滤波器设计。谷值电流模式降低了输出电容要求。让我们看一下SoC的20V输入到1V，15A输出的解决方案。

SoC的20 V输入提供15 A解决方案图1显示了SoC和CPU电源应用的1 MHz，1.0 V，15 A解决方案，其中输入通常为12 V或5 V，并且可以在3.1 V至20 V之间变化。输入和输出电容器，一个电感器以及几个小电阻器和电容器是完成电源所必需的。可以轻松修改此电路以产生其他输出电压，例如低至0.6 V的1.8 V，1.1 V和0.85V。输出轨的负返回电压（至V–引脚）可实现对输出的远程反馈检测靠近负载的电压，最大程度地减小了电路板走线两端的电压降所引起的反馈误差。

图1中的解决方案使用LTC7151S Silent Switcher 2稳压器，该稳压器采用采用28引脚，耐热增强型4 mm×5 mm×0.74 mm LQFN封装的高性能集成MOSFET。通过谷值电流模式进行控制。内置保护功能可最大程度地减少外部保护组件的数量。

顶部开关的最短接通时间仅为20 ns（典型值），可在非常高的频率下直接降压至内核电压。热管理功能可在高达20V的输入电压下提供高达15A的可靠且连续的输出电流，而无散热片或气流，使其成为电信，工业，交通运输和汽车等SOC，FPGA，DSP，DSP，GPU和微处理器的热门选择应用程序。

LTC7151S的宽输入范围使其可用作第一级中间转换器，在5 V或3.3 V时支持高达15 A的电流至多个下游负载点或LDO稳压器。

使用最小的输出电容器满足严格的瞬态规范通常，按比例缩放输出电容器可满足环路稳定性和负载瞬态响应的要求。这些规格对于为处理器核心电压供电的电源特别严格，在这些电源中，必须很好地控制负载瞬态过冲和下冲。例如，在负载阶跃期间，输出电容器必须介入，立即提供电流以支持负载，直到反馈环路产生足以接管的开关电流为止。通常，通过在输出侧安装大量的多层陶瓷电容器来抑制过冲和下冲，从而在快速负载瞬变期间满足电荷存储要求。

另外地或可替代地，将开关频率推高可以改善快速环路响应，但是以增加的开关损耗为代价。

第三种选择是：具有谷值电流模式控制的调节器可以动态改变调节器的开关TON和TOFF时间，以几乎瞬时满足负载瞬变的要求。这样可以大大减少输出电容，从而满足快速响应时间。图2显示了LTC7151S静音开关稳压器的结果，该结果立即以8 A /μs的压摆率响应了从4 A到12 A的负载阶跃。LTC7151S的受控导通时间（COT）谷值电流模式架构允许开关节点脉冲在4A至12A的负载阶跃过渡期间压缩。上升沿开始后约1μs，输出电压开始恢复，过冲和下冲限制在46 mV峰峰值。图2a中所示的三个100μF陶瓷电容器足以满足典型的瞬态规范，如图2b所示。图2c显示了负载步骤期间的典型开关波形。

LTC7151S的4mm×5mm×0.74mm封装中的3MHz高效降压型器件在紧凑的空间内集成了MOSFET，驱动器和热环路电容器。通过使这些组件保持靠近状态，可以减少寄生效应，从而允许在死区时间非常短的情况下快速接通/断开开关。开关的反并联二极管的导通损耗大大降低。集成的热环路去耦电容器和内置补偿电路还消除了设计复杂性，最大程度地减小了解决方案的总尺寸。

图3显示了以3 MHz的开关频率工作的5 V至1 V解决方案。Eaton的小尺寸100 nH电感器和三个100μF/ 1210陶瓷电容器一起为FPGA和微处理器应用提供了非常紧凑的紧凑型解决方案。效率曲线如图3b所示。满载条件下，室温下的温度上升约为15°C。

Silent Switcher 2技术可实现出色的EMI性能会议发布的EMI规范（例如CISPR 22 / CISPR 32传导和辐射的EMI峰值限制）在15 A的应用下可能意味着许多迭代的电路板旋转，涉及许多解决方案尺寸的权衡，总效率，可靠性和复杂性。传统方法通过放慢开关边缘和/或降低开关频率来控制EMI。两者都具有不良效果，例如效率降低，最小打开和关闭时间增加以及解决方案尺寸增大。减轻EMI的麻烦（例如，复杂而笨重的EMI滤波器或金属屏蔽）会在所需的电路板空间，组件和组装方面增加大量成本，同时使热管理和测试复杂化。

ADI公司专有的Silent Switcher 2架构采用了许多EMI降低技术，包括集成的热环路电容器，以最大程度地减小噪声天线的尺寸。LTC7151S通过集成高性能MOSFET和驱动器来使EMI保持在低水平，这使IC设计人员能够生产一种具有最小化开关节点振铃的内置器件。结果是，即使开关沿具有较高的压摆率，也可以高度控制存储在热环路中的相关能量，从而实现出色的EMI性能，同时将高工作频率下的交流开关损耗降至最低。

LTC7151S已在EMI测试室中进行了测试，并通过了CISPR 22 / CISPR 32传导和辐射的EMI峰值限制，并且前面带有一个简单的EMI滤波器。图4显示了1 MHz，1.2 V / 15 A电路的原理图，图5显示了千兆赫横向电磁（GTEM）单元的辐射EMI CISPR 22测试结果。