根据其特色，电磁滋扰可分为传导滋扰 (通过电源传输) 或辐射滋扰 (通过空气传输)。开关电源会产生两种类型的滋扰。ADI 公司为减少传导滋扰和辐射滋扰履行的一项技能是扩频频率调制 (SSFM)。该技能用于我们一些基于电感和电容的开关电源、硅振荡器和 LED 驱动器，将噪声扩展到更宽的频带上，从而降落特定频率下的峰值噪声和均匀值噪声。
SSFM 不许可发射能量在任何吸收器的频带中勾留过永劫光，从而改进了 EMI。有效 SSFM 的关键决定成分是频率扩展量和调制速率。对付开关稳压器运用来说，范例扩展量为 ±10%，最佳调制速率取决于调制办法。SSFM 可采取各种频率扩展方法，例如利用正弦波或三角波调制时钟频率。
调制方法
大多数开关稳压器都会呈现与频率干系的纹波：开关频率越低则纹波越多，开关频率越高则纹波越少。因此，如果对开关时钟进行频率调制，则开关稳压器的纹波将呈现幅度调制。如果时钟的调制旗子暗记是周期性的 (例如正弦波或三角波)，则将呈现周期性的纹波调制，而且在调制频率上存在一个明显的频谱分量 (图 1)。
图 1.由时钟的正弦波频率调制引起的开关稳压器纹波图解。
由于调制频率远低于开关稳压器的时钟频率，因此可能难以滤除。由于下贱电路中的电源噪声耦合或有限的电源抑制，这可能导致可听音或明显的伪像等问题。伪随机频率调制能够肃清这种周期性纹波。采取伪随机频率调制时，时钟以伪随机办法从一个频率转换到另一个频率。由于开关稳压器的输出纹波由类噪声旗子暗记进行幅度调制，因此输出看似没有进行调制，而且下贱系统的影响可以忽略不计。
调制量
随着 SSFM 频率范围的增加，带内韶光的百分比减少。从下方图 2 中可以看到，与单个未调制的窄带旗子暗记比较，调制频率呈现为宽带旗子暗记而且峰值降落 20 dB。如果发射旗子暗记不常进入吸收器的频带而且勾留的韶光很短 (相对付其相应韶光)，则可以显著降落 EMI。例如，在降落 EMI 方面，±10% 的频率调制比 ±2% 的频率调制有效得多。1不过，开关稳压器所能容许的频率范围是有限的。一样平常来说，大多数开关稳压器都能轻松容忍 ±10% 的频率变革。
图 2.扩频调制在更宽的时钟频带内产生更低的峰值能量。
调制速率
与调制量类似，对付某个给定的吸收器，随着频率调制速率的增加 (跳频速率)，给定吸收器的 EMI 处于带内的韶光将减少，因此 EMI 将降落。然而，开关稳压器所能跟踪的频率变革速率 (dF/dt) 具有一个限值。其办理方案则是找出那个不影响开关稳压器输出调节性能的最高调制速率。
丈量 EMI
丈量 EMI 的范例方法为峰值检测、准峰值检测或均匀值检测。对付这些测试而言，适当地设置测试设备的带宽，以反响实际目标带宽并确定 SSFM 的有效性。在进行频率调制时，检测器会随着发射扫描全体检测器的频带而进行相应。当检测器的带宽相较于调制速率较小时，检测器的有限相应韶光会导致 EMI 丈量值衰减。相反，检测器的相应韶光不会影响固定频率发射，从而不会不雅观测到 EMI 衰减。峰值检测测试显示通过 SSFM 得到的改进直接对应于衰减量。准峰值检测测试还可以显示进一步的 EMI 改进，由于它包括了占空比的影响。详细而言，固定频率发射产生 100% 的占空比，而来自 SSFM 的占空比随发射在检测器频带内所占的韶光量而减少。末了，均匀值检测测试能够显示最明显的 EMI 改进，由于它利用低通过滤峰值检测旗子暗记，从而天生均匀带内能量。在固定频率发射时，均匀值和峰值能量相等，SSFM 则不同，它对峰值检测能量和带内韶光量均进行衰减，从而产生更低的均匀值检测结果。许多监管测试哀求系统通过准峰值和均匀值两种检测测试。
SSFM 和吸收器带宽
无论是否启用 SSFM，在任何时候，开关稳压器的峰值发射可能看起来都是相同的。这怎么可能？SSFM 的有效性部分取决于吸收器的带宽。要吸收瞬时的发射快照，须要无限带宽。每个实际系统的带宽都是有限的。如果时钟频率的变革快于吸收器的带宽，将显著降落吸收滋扰。
图 3.利用启用 SSFM 和未启用 SSFM 的 LTC6908 开关稳压器的输出频谱 (9 kHz 分辨率带宽)。
硅振荡器中的 SSFM
LTC6909、LTC6902 和 LTC6908 是具有扩频调制的八相、四相和双相输出的多相硅振荡器。这些器件常日用于为开关电源供应时钟。多相操作有效地增加了系统的开关频率 (由于相位表现为开关频率的增加)，并且扩频调制使每个器件在一定频率范围内开关，从而在更宽的频带上扩展传导 EMI。LTC6908 具有 5 kHz 至 10 MHz 的频率范围，供应两个输出，并具有两种可选版本：LTC6908-1 供应具有 180° 相移的两个输出，而 LTC6908-2 供应具有 90° 相移的两个输出。前者非常适宜同步两个单开关稳压器，后者则非常适宜同步两个双相双开关稳压器。四通道 LTC6902 具有 5 kHz 至 20 MHz 的频率范围，可编程用作等间距的双相、三相或四相输出。LTC6909 具有 12 kHz 至 6.67 MHz 的频率范围，最多可编程供应八相输出。
为理解决上述周期性纹波问题，这些硅振荡器利用伪随机频率调制。利用该技能，开关稳压器时钟以伪随机办法从一个频率转换到另一个频率。频率偏移率或跳频速率越高，开关稳压器在给定频率下的事情韶光越短，并且对付给定的吸收器间隔，EMI 在带内的韶光将越短。
图 4.伪随机调制解释了 LTC6908/LTC6909 内部跟踪滤波器的影响。
但是，跳频速率有一个限定。如果频率以超出开关稳压器带宽的速率跳变，则可能会在时钟频率转换边沿发生输出尖峰。较小的开关稳压器带宽会导致更明显的尖峰。因此，LTC6908 和 LTC6909 包含一个专有的跟踪滤波器，可以实现从一个频率到下一个频率的平滑转换 (LTC6902 采取一个 25 kHz 的内部低通滤波器)。内部滤波器跟踪跳频速率，为所有频率和调制速率供应最佳平滑性能。
对付许多逻辑系统来说，这种滤波调制旗子暗记可能是可接管的，但必须仔细考虑逐周期的抖动问题。即便利用了跟踪滤波器，给定稳压器的带宽仍有可能不敷以知足高速率频率调制的哀求。为应对带脱期制，LTC6908/LTC6909 的跳频速率可以从默认速率 (即标称频率的 1/16) 降落到标称频率的 1/32 或 1/64。
电源中的 SSFM
开关稳压器基于逐周期运行，以将功率传输到输出。在大多数情形下，事情频率要么是固定的，要么是基于输出负载的常数。这种转换方法在事情频率 (基波) 和事情频率的倍频 (谐波) 下产生较大的噪声分量。
LTM4608A：具有 SSFM 的 8 A、2.7 V 至 5.5 VIN DC/DC µModule® 降压型稳压器
为了降落开关噪声，可以将 LTM4608A 的 CLKIN 引脚连接到 SVIN (低功耗电路电源电压引脚) 以启用扩频功能。在扩频模式下，LTM4608A 的内部振荡器设计用于产生时钟脉冲，其周期在逐周期的根本上是随机的，但固定在标称频率的 70% 到 130% 之间。这有利于在一定频率范围内扩展开关噪声，从而显著降落峰值噪声。如果 CLKIN 接地或由外部频率同步旗子暗记驱动，则禁用扩频操作。图 5 显示了启用扩频操作的事情电路。必须在 PLL LPF 引脚上放置一个 0.01 μF 的接地电容，以掌握扩频频率变革的压摆率。元件值由以下公式确定：
LT8609：具有 SSFM 的 42 V 输入、2 A 同步降型转换器
LT8609 是一款微功率降压型转换器，可在高开关频率下保持高效率 (2 MHz 时为 93%)，从而许可利用更小的外部元件。SSFM 模式的操作类似于跳跃脉冲事情模式，其紧张差异在于开关频率由 3 kHz 三角波高下调制。调制范围的低端通过开关频率 (由 RT 引脚上的电阻设置) 设置，高端则设置为比 RT 设置的频率高约 20%。要启用扩频模式，须将 SYNC 引脚连接到 INTVCC 或将其驱动到 3.2 V 和 5 V 之间的电压。
图 5.启用扩频的 LTM4608A。
LTC3251/LTC3252：具有 SSFM 的电荷泵降压型稳压器
LTC3251/LTC3252 是 2.7 V 至 5.5 V、单路输出 500 mA/双路输出 250 mA 的电荷泵降压型稳压器，可天生时钟脉冲，其周期在逐周期的根本上是随机的，但固定在 1 MHz 到 1.6 MHz 之间。图 6 和图 7 显示了与传统降压型转换器比较，LTC3251 的扩频特性显著降落了峰值谐波噪声并险些肃清了谐波。LTC3251 供应可选的扩频操作，而 LTC3252 则始终启用扩频。
图 6.禁用 SSFM 的 LTC3251。
图 7.启用 SSFM 的 LTC3251。
LED 驱动器中的 SSFM
LT3795：具有 SSFM 的 110 V 多拓扑 LED 掌握器
对付汽车和显示屏照明运用的 EMI 问题而言，开关稳压器 LED 驱动器也是个麻烦。为了提高 EMI 性能，LT3795 110 V 多拓扑 LED 驱动掌握器集成了 SSFM。如果 RAMP 引脚上有一个电容，则会产生一个介于 1 V 和 2 V 之间的三角波。然后将该旗子暗记馈入内部振荡器，在基频的 70％ 和基频之间对开关频率进行调制，基频由时钟频率设置电阻 RT 设定。调制频率打算公式如下：
图 8 和图 9 显示了传统的升压开关转换器电路 (将 RAMP 引脚连接到 GND) 和启用扩频调制的升压开关转换器 (RAMP 引脚上为 6.8 nF) 之间的噪声频谱比较。图 8 显示了均匀值传导 EMI，图 9 显示了峰值传导 EMI。EMI 丈量的结果易受利用电容选择的 RAMP 频率的影响。1 kHz 是优化峰值丈量的良好出发点，但为了在特定系统中得到整体 EMI 的最佳结果，可能须要对该值进行一些微调。
图 8.LT3795 均匀值传导 EMI。
图 9.LT3795 峰值传导 EMI。
LT3952：具有 SSFM 的多拓扑 42 VIN、60 V/4 A LED 驱动器
LT3952 是一款 60 V/4 A 电源开关式、恒流、恒压、多拓扑 LED 驱动器，供应可选的 SSFM。振荡器频率以伪随机办法从标称频率 (fSW) 变革到高于标称值的 31%，步长为 1%。这种单向调度使 LT3952 只需将标称频率编程至其上方一点就可以避免系统中的敏感频带 (例如 AM 无线电频谱)。成比例的步长许可用户轻松确定适用于指定的 EMI 测试仓大小的时钟频率值 (RT 引脚)，并且伪随机方法可以从频率变革本身供应腔调抑制。
伪随机值的更新利用 fSW/32 的速率，与振荡器频率成正比。该速率许可整组频率在标准 EMI 测试勾留韶光内多次通过。
图 10.LT3952 均匀值传导 EMI。
ADI 公司还供应许多其他产品，可以有效地利用设计技能来降落 EMI。如上所述，利用 SSFM 是个中一种技能。其他方法还包括减缓快速内部时钟边沿和内部滤波。采取我们的 Silent Switcher® 技能实现了另一种创新方法，通过布局有效降落 EMI。LT8640 是一款独特的 42 V 输入、微功率同步降压型开关稳压器，它将 Silent Switcher 技能和 SSFM 相结合以降落 EMI。因此，当您在设计中再次碰着 EMI 问题时，请务必查看我们的低 EMI 产品，以帮助您更轻松地符合 EMI 标准。
注释：
对付微处理器和数据时钟，±2% 的 SSFM 很常见，由于它们不能容忍较大的频率变革。
完备伪随机序列的重复速率担保小于 20 Hz。
