隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，電磁干擾（EMI）問題日益突出。尤其在高密度電子系統(tǒng)中，開關(guān)電源作為主要噪聲源之一，其傳導(dǎo)和輻射干擾可能嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能與可靠性。為滿足EMC標(biāo)準(zhǔn)要求，工程師需采用有效手段抑制EMI。其中，擴(kuò)頻頻率調(diào)制（Spread Spectrum Frequency Modulation, SSFM）作為一種廣泛應(yīng)用的技術(shù)，在多個Analog Devices（簡稱：ADI）產(chǎn)品線中得到實現(xiàn)，顯著改善了EMI性能。

一、EMI分類與測量方式

EMI通常分為傳導(dǎo)干擾（通過導(dǎo)線傳播）和輻射干擾（通過空氣傳播）。開關(guān)電源因其高頻切換特性，成為傳導(dǎo)EMI的主要來源之一。監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)如CISPR 16-1-3規(guī)定了EMI測試方法，包括：

峰值檢測（Peak Detection）

準(zhǔn)峰值檢測（Quasi-Peak Detection）

平均值檢測（Average Detection）

這些測量方式對SSFM的有效性評估至關(guān)重要。

二、SSFM原理及優(yōu)勢

SSFM通過在一定范圍內(nèi)隨機(jī)或周期性地改變開關(guān)頻率，將原本集中在固定頻率點的能量“分散”到更寬的頻帶上，從而降低特定頻率下的峰值噪聲和平均噪聲水平。

1. 頻率擴(kuò)展量

典型頻率擴(kuò)展范圍為±10%，擴(kuò)展越大，能量在接收器帶內(nèi)停留的時間越短，EMI改善越明顯。大多數(shù)開關(guān)穩(wěn)壓器可接受±10%以內(nèi)的頻率波動。

2. 調(diào)制速率

調(diào)制速率越高，EMI在單位時間內(nèi)的占空比越低，但受限于開關(guān)穩(wěn)壓器的響應(yīng)帶寬。過高的跳頻速率可能導(dǎo)致輸出電壓波動或尖峰出現(xiàn)。

3. 調(diào)制方式

正弦波/三角波調(diào)制：周期性強(qiáng)，可能引入低頻紋波；

偽隨機(jī)調(diào)制：消除周期性，避免音頻噪聲和圖像偽影，適合高精度系統(tǒng)。

三、SSFM在Analog Devices產(chǎn)品中的實現(xiàn)

1. 硅振蕩器系列（LTC6908/LTC6909/LTC6902）

這些多相硅振蕩器支持?jǐn)U頻調(diào)制，適用于為多個開關(guān)穩(wěn)壓器提供同步時鐘。例如：

LTC6908 支持雙輸出，具有內(nèi)部跟蹤濾波器，確保頻率跳變平滑；

LTC6909 最多支持八相輸出，提升系統(tǒng)整體開關(guān)頻率，進(jìn)一步分散EMI能量。

2. 開關(guān)穩(wěn)壓器系列

LTM4608A

該μModule?穩(wěn)壓器在CLKIN引腳接SVIN時啟用SSFM，內(nèi)部振蕩器在標(biāo)稱頻率的70%~130%之間隨機(jī)變化，有效降低峰值EMI。

LT8609

一款高壓同步降壓轉(zhuǎn)換器，其SSFM模式通過3kHz三角波調(diào)制開關(guān)頻率，高端擴(kuò)展約20%，顯著優(yōu)化EMI頻譜分布。

LTC3251/LTC3252

電荷泵型降壓穩(wěn)壓器采用偽隨機(jī)擴(kuò)頻技術(shù)，將開關(guān)頻率控制在1MHz至1.6MHz之間，極大削弱諧波成分，LTC3252默認(rèn)開啟SSFM功能。

3. LED驅(qū)動器系列

LT3795

用于汽車與顯示屏照明的多拓?fù)銵ED控制器，集成SSFM功能。RAMP引腳外接電容生成三角波，調(diào)制頻率在基頻的70%~100%之間變化，有效降低傳導(dǎo)EMI。

LT3952

恒流/恒壓LED驅(qū)動器支持偽隨機(jī)單向頻率擴(kuò)展（最高+31%），避免敏感頻段（如AM廣播頻段）干擾，同時便于精確設(shè)定時鐘頻率。

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四、Silent Switcher? + SSFM：協(xié)同降低EMI的典范

LT8640是Analog Devices Silent Switcher?系列產(chǎn)品之一，結(jié)合了布局優(yōu)化的低輻射架構(gòu)與SSFM技術(shù)，在2MHz下仍能保持高達(dá)95%的效率，同時滿足嚴(yán)苛的EMC標(biāo)準(zhǔn)（如CISPR 25 Class 5）。

其特點包括：

輸入電壓范圍：3.4V 至 42V；

輸出電流能力：連續(xù)5A，瞬態(tài)7A；

支持頻率同步與軟啟動；

封裝尺寸小（3mm × 4mm QFN）；

在12V輸入、5V輸出條件下靜態(tài)電流僅2.5μA。

五、結(jié)語

SSFM技術(shù)已成為現(xiàn)代開關(guān)電源設(shè)計中不可或缺的EMI抑制手段。Analog Devices在多個產(chǎn)品線上集成了該技術(shù)，從硅振蕩器到μModule?穩(wěn)壓器、LED驅(qū)動器等，提供了完整的低EMI解決方案。對于需要在復(fù)雜電磁環(huán)境中穩(wěn)定工作的工業(yè)、汽車及通信系統(tǒng)而言，合理使用SSFM不僅有助于通過認(rèn)證測試，還能提升系統(tǒng)整體穩(wěn)定性與長期可靠性。