想更大限度地降低噪聲和紋波?選擇低噪聲降壓轉(zhuǎn)換器!
發(fā)布時(shí)間:2021-01-07 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】工程師在為時(shí)鐘、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器或放大器等用于測試、測量和無線電應(yīng)用的噪聲敏感型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電源時(shí),經(jīng)常遇到的一個(gè)問題是如何更大限度地降低噪聲。鑒于不同的人對“噪聲”這個(gè)術(shù)語有不同的理解,我在此聲明,本篇文章講述的噪聲是指電路中電阻器和晶體管所產(chǎn)生的低頻熱噪聲。您通??蓪⒃肼曨l譜密度曲線(以微伏/平方根赫茲為單位)中100Hz至100kHz帶寬內(nèi)的噪聲視為集成輸出噪聲(以均方根毫伏為單位)。電源噪聲會降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器的性能并引起時(shí)鐘抖動。
以前,對時(shí)鐘、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器或放大器供電時(shí),會先后采用直流/直流轉(zhuǎn)換器、低壓降穩(wěn)壓器(LDO)(例如TPS7A52、TPS7A53或TPS7A54)及鐵氧體磁珠濾波器的布置,如圖1所示。這種設(shè)計(jì)方法更大限度減少了電源噪聲和紋波,并在負(fù)載電流低于2A左右時(shí)保持良好的性能。然而,隨著負(fù)載增加,LDO中的功率損耗會引發(fā)效率和熱管理問題,例如,后置穩(wěn)壓LDO會在典型的模擬前端應(yīng)用中增加1.5W的功率損耗。低噪聲的高效設(shè)計(jì)是不是無法實(shí)現(xiàn)?倒也未必。
圖1:使用直流/直流轉(zhuǎn)換器、LDO和鐵氧體磁珠濾波器的典型低噪聲架構(gòu)
使用低噪聲降壓轉(zhuǎn)換器替換LDO
防止產(chǎn)生功率損耗的一種方法是更大限度減少通過LDO的壓降。然而,這種方法會對噪聲性能產(chǎn)生負(fù)面影響。此外,電流更高的LDO通常也更大,這會增加設(shè)計(jì)尺寸和成本。既能確保低噪聲又不會增加功率損耗的一種更為有效的方法是,使用低噪聲直流/直流降壓轉(zhuǎn)換器代替設(shè)計(jì)中的LDO,如圖2所示。
圖2:使用低噪聲降壓轉(zhuǎn)換器(無LDO)
我知道您的疑問:移除降低噪聲的主要器件如何還能提供低噪聲電源?其實(shí),許多LDO在帶隙基準(zhǔn)處都具有一個(gè)低通濾波器,用于更大限度減少進(jìn)入誤差放大器的噪聲。TPS62912和TPS62913系列的低噪聲降壓轉(zhuǎn)換器使用降噪/軟啟動引腳連接電容器,并與集成的Rf和外部連接的CNR/SS組成一個(gè)低通電阻器/電容器濾波器,如圖3所示。本質(zhì)上,這種結(jié)構(gòu)模擬了LDO中帶隙低通濾波器的性能。
圖3:具有帶隙噪聲過濾功能的低噪聲降壓方框圖
如何降低輸出電壓紋波?
所有直流/直流轉(zhuǎn)換器都會在其開關(guān)頻率下產(chǎn)生輸出電壓紋波。在精密系統(tǒng)中,噪聲敏感型模擬電源軌需要超低的電源電壓紋波來更大限度地減少頻譜中的頻率雜散,電源電壓紋波通常取決于直流/直流轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率、電感值、輸出電容、等效串聯(lián)電阻和等效串聯(lián)電感。為減少這些元件產(chǎn)生的紋波,工程師通常使用LDO和/或小型鐵氧體磁珠和電容器來組成π型濾波器,從而更大限度減小負(fù)載紋波。TPS62912和TPS62913等低紋波降壓轉(zhuǎn)換器通過集成鐵氧體磁珠補(bǔ)償和遙感反饋功能,充分利用鐵氧體磁珠濾波器。通過利用鐵氧體磁珠的電感和附加的輸出電容器,消除了輸出電壓紋波中的高頻分量,并將紋波降低了約30dB,如圖4所示。
圖4:使用鐵氧體磁珠濾波器之前的輸出電壓紋波(a);
使用鐵氧體磁珠濾波器之后的輸出電壓紋波(b)
結(jié)論
通過集成可降低系統(tǒng)噪聲和紋波的特性,低噪聲降壓轉(zhuǎn)換器可幫助工程師實(shí)現(xiàn)不使用LDO的低噪聲電源解決方案。當(dāng)然,不同應(yīng)用所需的噪聲級不同,而且不同的輸出電壓需要的性能也不同。所以,您只能為設(shè)計(jì)選擇合適的低噪聲架構(gòu)。如果您想簡化噪聲敏感型模擬電源設(shè)計(jì)、降低功率損耗并縮小整體設(shè)計(jì)尺寸,請考慮使用低噪聲降壓轉(zhuǎn)換器。
免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題,請聯(lián)系小編進(jìn)行處理。
推薦閱讀:
特別推薦
- 是否存在有關(guān) PCB 走線電感的經(jīng)驗(yàn)法則?
- 一文看懂電壓轉(zhuǎn)換的級聯(lián)和混合概念
- 第12講:三菱電機(jī)高壓SiC芯片技術(shù)
- 準(zhǔn) Z 源逆變器的設(shè)計(jì)
- 貿(mào)澤電子持續(xù)擴(kuò)充工業(yè)自動化產(chǎn)品陣容
- 低功耗嵌入式設(shè)計(jì)簡介
- 如何通過基本描述找到需要的電容?
技術(shù)文章更多>>
- 混合信號示波器的原理和應(yīng)用
- 功率器件熱設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(十)——功率半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)函數(shù)
- JFET 共源共柵提高了電流源性能
- 福耀玻璃曹德旺主席蒞臨深圳傲科指導(dǎo)交流并與傲科達(dá)成戰(zhàn)略合作意向
- 京東工業(yè)元器件自營服務(wù)商配套能力再升級 與廣東芯博通達(dá)成合作
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
共模電感
固態(tài)盤
固體繼電器
光傳感器
光電池
光電傳感器
光電二極管
光電開關(guān)
光電模塊
光電耦合器
光電器件
光電顯示
光繼電器
光控可控硅
光敏電阻
光敏器件
光敏三極管
光收發(fā)器
光通訊器件
光纖連接器
軌道交通
國防航空
過流保護(hù)器
過熱保護(hù)
過壓保護(hù)
焊接設(shè)備
焊錫焊膏
恒溫振蕩器
恒壓變壓器
恒壓穩(wěn)壓器