扩频频率调制（SSFM）技术在降低EMI中的应用解析

随着无线通信技术的快速发展，电磁干扰（EMI）问题日益突出。尤其在高密度电子系统中，开关电源作为主要噪声源之一，其传导和辐射干扰可能严重影响系统性能与可靠性。为满足EMC标准要求，工程师需采用有效手段抑制EMI。其中，扩频频率调制（Spread Spectrum Frequency Modulation, SSFM）作为一种广泛应用的技术，在多个Analog Devices（简称：ADI）产品线中得到实现，显著改善了EMI性能。

一、EMI分类与测量方式

EMI通常分为传导干扰（通过导线传播）和辐射干扰（通过空气传播）。开关电源因其高频切换特性，成为传导EMI的主要来源之一。监管标准如CISPR 16-1-3规定了EMI测试方法，包括：

峰值检测（Peak Detection）

准峰值检测（Quasi-Peak Detection）

平均值检测（Average Detection）

这些测量方式对SSFM的有效性评估至关重要。

二、SSFM原理及优势

SSFM通过在一定范围内随机或周期性地改变开关频率，将原本集中在固定频率点的能量“分散”到更宽的频带上，从而降低特定频率下的峰值噪声和平均噪声水平。

1. 频率扩展量

典型频率扩展范围为±10%，扩展越大，能量在接收器带内停留的时间越短，EMI改善越明显。大多数开关稳压器可接受±10%以内的频率波动。

2. 调制速率

调制速率越高，EMI在单位时间内的占空比越低，但受限于开关稳压器的响应带宽。过高的跳频速率可能导致输出电压波动或尖峰出现。

3. 调制方式

正弦波/三角波调制：周期性强，可能引入低频纹波；

伪随机调制：消除周期性，避免音频噪声和图像伪影，适合高精度系统。

三、SSFM在Analog Devices产品中的实现

1. 硅振荡器系列（LTC6908/LTC6909/LTC6902）

这些多相硅振荡器支持扩频调制，适用于为多个开关稳压器提供同步时钟。例如：

LTC6908 支持双输出，具有内部跟踪滤波器，确保频率跳变平滑；

LTC6909 最多支持八相输出，提升系统整体开关频率，进一步分散EMI能量。

2. 开关稳压器系列

LTM4608A

该μModule®稳压器在CLKIN引脚接SVIN时启用SSFM，内部振荡器在标称频率的70%~130%之间随机变化，有效降低峰值EMI。

LT8609

一款高压同步降压转换器，其SSFM模式通过3kHz三角波调制开关频率，高端扩展约20%，显著优化EMI频谱分布。

LTC3251/LTC3252

电荷泵型降压稳压器采用伪随机扩频技术，将开关频率控制在1MHz至1.6MHz之间，极大削弱谐波成分，LTC3252默认开启SSFM功能。

3. LED驱动器系列

LT3795

用于汽车与显示屏照明的多拓扑LED控制器，集成SSFM功能。RAMP引脚外接电容生成三角波，调制频率在基频的70%~100%之间变化，有效降低传导EMI。

LT3952

恒流/恒压LED驱动器支持伪随机单向频率扩展（最高+31%），避免敏感频段（如AM广播频段）干扰，同时便于精确设定时钟频率。

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四、Silent Switcher® + SSFM：协同降低EMI的典范

LT8640是Analog Devices Silent Switcher®系列产品之一，结合了布局优化的低辐射架构与SSFM技术，在2MHz下仍能保持高达95%的效率，同时满足严苛的EMC标准（如CISPR 25 Class 5）。

其特点包括：

输入电压范围：3.4V 至 42V；

输出电流能力：连续5A，瞬态7A；

支持频率同步与软启动；

封装尺寸小（3mm × 4mm QFN）；

在12V输入、5V输出条件下静态电流仅2.5μA。

五、结语

SSFM技术已成为现代开关电源设计中不可或缺的EMI抑制手段。Analog Devices在多个产品线上集成了该技术，从硅振荡器到μModule®稳压器、LED驱动器等，提供了完整的低EMI解决方案。对于需要在复杂电磁环境中稳定工作的工业、汽车及通信系统而言，合理使用SSFM不仅有助于通过认证测试，还能提升系统整体稳定性与长期可靠性。