隔离|射频入门-射频电源设计和布局指南隔离

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有一件事是肯定的：电源设计可能比简单地将直流电源线连接到您的组件要复杂得多。 RF 电源设计需要特别小心，以确保它们能够正常工作，而不会在系统各部分之间传递过多的噪声，由于涉及的高功率水平，这使得这变得更加困难。除了仔细布局之外，还需要设计电路，以便系统为系统的每个子部分提供高效的电源转换和传输。

超大功率系统仍在设计中使用可能连接在大型外壳或机柜中的分立元件，但较小的功率系统可以通过一些更新的元件和功率调节策略放置在 PCB 上。这些系统中的挑战分为两个主要领域：

FET 和放大器中的热量产生，这促使使用SiC 上的 GaN 等先进半导体进行射频放大
可能允许高功率沿电源线泄漏到附近电路中的寄生效应，这需要仔细布局和布线

当为电源电路选择组件并将其放入原理图时，第一点发生在前端。上面的第二点是布局和布线变得更加重要的地方。我们将在本文中介绍这两个领域，以便新的 RF 设计人员可以在布线之前完成他们的堆叠和布局。
从电路设计的角度来看， RF 电源需要一些与任何其他用于直流系统的电源相同的调节和过滤级。射频电源的主要作用是以感兴趣的频率为射频系统提供电源，其中包括用于生成和调节射频信号的标准组件（振荡器、有源滤波器、放大器等）。电源还需要能够响应调制。除了适应调制之外， RF 电源设计还应具有与典型 RF 电路板相同的一些要求，即高频下的低损耗，以及足够高的温度额定值和热特性。
下面的框图从高层次上显示了如何在高频下产生射频功率。

射频电源也反向运行，它们接收射频信号并将其整流为直流电压。这需要构建一个 RF 整流器电路，我们不会在本文中过多讨论它，因为它可能会涉及更多内容。相反，我们将专注于射频采购方面。
稳压器和滤波器
需要以高频（即高 MHz 或 GHz）供电的射频电源通常由分立元件构成。但是，您可以将上述所有部分放在同一个板上。第一步是稳压器选择和滤波器设计。在上面的框图中，需要构建高阶滤波器和开关稳压器以遵循任何调制信号的包络（对于 AM 输出），或者在基带频率调制其输出（对于 FM 输出）。这可能需要您的设计采用多相、多级拓扑；
在选择任何下游稳压器（这些可能是开关或 LDO）时，请注意效率。如果您使用的是 LDO ，则电压差不应太高，因为这会降低 LDO 上的大量功率，并且组件的高热阻会导致其迅速升温至高于其额定温度。在我公司最近制造的一个原型中，我们选择了通过外壳进行传导冷却的 LDO 。如果您需要大幅降低电压，则应使用开关稳压器并应用另一个更高阶的滤波器，以确保为 VDD 端口、VGG 端口和振荡器提供低噪声。
如何处理地
就像任何其他混合信号设计一样，不要尝试通过分路接地来将您的开关稳压器输出（如果您使用的是一个）与 RF 部分电隔离。当单端数字信号通过接地层的间隙路由时，您将产生相同类型的 EMI 问题。这是混合信号系统中的常见错误，假设开关稳压器的输出为纯直流，在射频系统中很容易犯同样的错误。即使使用包络跟踪，您仍然会在基带频率上绘制时间平均功率，这可能是数十或数百 MHz 的数量级。