比ADI的silentswitcher技术“更牛”的国产芯?艾诺ES5415

原创 云深之无迹 2025-05-18 16:20

抱歉被我的标题骗了一半儿,这颗芯片的一些指标是ADI的好的,但是我没写,这篇以本体解读为多。

等等那silent switcher是啥呀?

是一种电源的解决方案!
是一种电源的解决方案!

这个页面中文版都乱了,英文版本的还行(赶紧修修吧)

三大特点
三大特点

我个人觉得就低EMI这个值得说:也被ADI称为超低系统噪音,其中Silent Switcher利用噪声消除技术来改善噪声敏感应用中的EMI性能。该技术还可以帮助提高系统性能、效率和输出纹波,同时减小整体解决方案尺寸。ADI公司不断创新,致力于降低系统噪声水平,使越来越多的应用受益。

好像只有五颗料,第二颗和今天的主角有点像
好像只有五颗料,第二颗和今天的主角有点像

就是这个了:

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我们看看它的分类:

出现新名次
出现新名次

负载点(POL)电源在靠近负载处单独放置电源调节器(线性稳压器或DC-DC),同时也是由于电路板布线较长,由串扰引起的电压降和电源噪声成为了需要解决的问题。

红色的地方就是新补的电源
红色的地方就是新补的电源

开始说说今天这颗:ES5415 是一款3V~42V 输入、15A 输出的同步降压型 DC/DC 转换器

特性
描述
输入电压
3V 至 42V
输出电流
最大连续 15A
效率
高达 95.5%@1MHz,12V→5V;高达 93.5%@2MHz
最小开通时间
40ns,可实现超高压降比变换
频率调节范围
200kHz 至 2.2MHz,支持外部同步
低静态电流
Auto-sleep 模式下仅 140μA
EMI 降噪技术
Silent® 第二代低 EMI 设计,支持 Spread Spectrum
封装形式
36-Lead 4mm × 7mm LQFN
这个是第二代的技术,官网没有,我就拿ADI的充数了
这个是第二代的技术,官网没有,我就拿ADI的充数了
这封装,一颗糖豆
这封装,一颗糖豆
实物是非常小巧的
实物是非常小巧的

框图控制架构 是 峰值电流模式控制 + 外部误差放大器补偿 → 提供高速响应 + 电流共享能力

四种 工作模式选择(SYNC/MODE)

GND:Auto-sleep 模式(低静态电流)

浮空:强制连续模式(FCM)

VCC:FCM + 低 EMI 扩频

外部时钟:同步到外部频率

并联能力(Multi-IC Paralleling)

可并联两个 ES5415 实现最高 30A 输出,通过共享 FB、COMP、SS 引脚 + 各自独立电感。

使用的时候还是需要设置输出电压的:

输出电压设置

,同时建议加入相位提前电容(4.7pF~47pF)以优化反馈稳定性

在这里
在这里

软启动时间(使用 CSS 电容)

电感值选择(30%纹波)


支持多种输出电压和工作频率组合:

5V@15A,400kHz

3.3V@15A,2MHz

12V@15A,1MHz

保护功能

类型
描述
过流保护
高边和低边均具有限流检测,支持周期性限制
欠压锁定
VIN < 3V 会关闭开关
过温保护
TJ ≈ 160°C 时关闭开关,140°C 以下恢复
输出短路保护
低压下进入频率折返 + 高边禁用

你觉得我写完了吗?那你可太小看我了! 其中ES5415 数据手册虽然没有直接给出“输出噪声电压(Output Voltage Ripple)”“噪声频谱密度(Noise Spectral Density)”的明确数值,但它通过多种手段强化了低噪声特性,并通过 EMI 测试数据间接展示了其噪音控制水平。

等等EMI?EMI是用来衡量对象产品的运行产生多少噪声、是否给外围IC和系统带来问题的指标。 “良好的EMI特性”意味着产生的噪声很少。

电磁电磁,尤其DCDC开关管本身就有噪音泄漏出来
电磁电磁,尤其DCDC开关管本身就有噪音泄漏出来

那下面我们从几个方面解读它的“噪音水平”:


EMI/噪声控制特性设计

采用了第二代 Silent® 技术,其主要针对EMI 辐射噪声进行优化:

技术特性
对噪声的贡献
内部旁路电容(Bypass Cap)
降低高速环路电感、减少高频辐射
干净无过冲的开关边沿
抑制尖峰噪声和谐波
最小开通时间 40ns
精准控制开关频谱带宽
三角波扩频调制(Spread Spectrum)
把 EMI 峰值“摊平”,降低在 CISPR 测试频带内的尖峰
Auto-Sleep 模式
轻载时通过降低频率减少高频切换噪声

EMI 实测数据(近场辐射 + 传导)

1. 传导 EMI(Conducted EMI)

测试
测试

测试条件:12VIN → 5VOUT @ 15A,FS = 400kHz

满足 CISPR25 Class 5 限值要求

EMI 水平覆盖 150kHz~30MHz,最大峰值低于 60dBμV,带扩频模式时更低(Spread Spectrum Mode)


2. 辐射 EMI(Radiated EMI)

测试条件,同上

测试范围:300MHz~1GHz

结果图
结果图
极化方式
峰值范围(大致)
垂直极化
10~50 dBμV
水平极化
10~40 dBμV

远低于 CISPR25 Class 5 限值,具有出色的辐射噪声抑制能力,适合用于对 EMI 敏感的工业和汽车场景。

虽然文档未直接列出输出噪声波形,但我们可根据以下几点推测:

条件
推论
输出纹波电容大
(>3×47μF + 陶瓷)
输出纹波 ≈ 数 mV
1MHz~2MHz 高频率开关 + RC反馈补偿
高频噪声尖峰较低
典型负载跨步响应(如 3A→10A)
:<100mV 跌落
暗示负载扰动下输出纹波极小
Dropout 模式下 VOUT 纹波 ≈ 0
说明全导通无振铃

后面我又要了一个有纹波测试的:

评估板测试
评估板测试

VIN = 12V, VOUT = 5V, FS = 400kHz, IOUT = 15A;10mV/div,波形平稳。

测量方法:探头直接搭在输出陶瓷电容两端(C9)→ 避免地线回路干扰

纹波非常低,适合供电精度要求高的模拟/射频系统;说明输出电容阵列设计(3×47µF X7S)匹配良好;

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Conducted EMI(传导发射):

测试标准:CISPR25 Class 5

频率范围:150kHz~30MHz

自己看
自己看

低于红线(标准限值)5~10dBμV,表现非常优异

Radiated EMI(辐射发射):

水平/垂直极化双测(300MHz~1GHz)

结果:远低于 CISPR25 Class 5 标准红线

说明 内部旁路电容 + 布局优化有效抑制 EMI;搭配扩频模式(Spread Spectrum)可进一步减峰;可直接用于汽车、工业信号链供电,不需额外屏蔽。

类别
表现水平
轻载噪声(Auto-Sleep)
极低,Iq 仅 140μA,EMI 几乎无可见峰
传导 EMI
通过 CISPR25 Class 5 测试,峰值 < 60dBμV
辐射 EMI
峰值 10~50dBμV,远低于标准要求
输出电压噪声(纹波)

无开关振铃
提升系统 EMC 一致性
扩频模式
可进一步降低 EMI 峰值分布密度

总结一下啊ES5415 是一款定位于高性能、高效率、低EMI场景的同步降压型电源芯片,尤其适合:

高压→低压大比值变换

对纹波/EMI 有严格要求的场景(如工业控制、车载系统)

多颗并联扩展大电流供电系统

以及需要高频+紧凑布局的嵌入式系统

如果觉得电流太大(比如我),可以看看这个:

3A的
3A的

https://toshiba-semicon-storage.com/cn/semiconductor/knowledge/e-learning/discrete/chap4/chap4-3.html

https://www.einnosemi.com/goods.html?id=52&title=52

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