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理解差别范例的开关稳压器噪声
2021/9/2  

一样平常而言,与高压差(LDO)稳压器输入相比,人们以为传统开关稳压器的输入电压噪声很大。但是,LDO电压会惹起严峻的分外热题目,并使得电源设计愈加庞大。片面了解开关稳压器噪声很有须要,有助于设计低噪声开关办理方案,使之发生与LDO稳压器相称的低噪声功能。本文剖析和评价的目的是接纳电流形式控制的降压稳压器,由于它在使用中很常用。信号剖析是理解开关纹波噪声、以后宽带噪声特征(及其泉源)、开关惹起的高频尖峰噪声的次要法。本文将讨论开关稳压器PSRR(电源克制比,其对输出噪声克制很紧张)以及信号剖析办法。
稳压器

开关纹波噪声怎样办理?
本局部根据基波调和波实际介绍降压转换器输入纹波盘算公式。依据开关稳压器拓扑布局和根本操纵,纹波一直是开关稳压器中的次要噪声,由于峰峰值电压幅度一样平常为几mV到几十mV。它应被视为周期性且可展望的信号。假如以牢固开关频率事情,则在时域中经过示波器,或在频域中经过傅立叶剖析,很容易将其辨认并举行丈量。

此中:
VIN为输出电压。D为占空比;关于降压稳压器,其即是 VOUT/VIN

VIN 确定后,The VSW基波调和波身分仅取决于占空比。图2表现了与占空比相干的 VSW基波调和波幅度。当占空比靠近一半时,纹波幅度以基波为主。

为了简化盘算,ag8亚洲假定输入LC级为20 dB/十倍频程,然后是与占空比相干的VOUT纹波基波调和波幅度,如图3所示。当占空比靠近一半时,三次或奇数次谐波将高于偶数次谐波。由于LC克制,较高的谐波将具有较低的幅度,而且与总纹波幅度相比,其比例十分小。异样,基波幅度是开关稳压器输入纹波中的次要身分。

关于降压稳压器,基波幅度与输出电压、占空比、开关频率和LC级有关;但,一切这些参数都市影呼应用要求,如服从息争决方案尺寸等。为了进一步低落纹波,发起增长后置滤波器。


宽带噪声怎样处置?

开关稳压器中的宽带噪声是输入电压上的随机幅度噪声。它可以用整个频率范畴内的噪声密度来表现,单元为 V/√Hz z,或用Vrms来表现,其与频率范畴内的密度不行分。由于硅工艺和基准电压源滤波器设计的限定,宽带噪声次要位于开关稳压器的10Hz至1MHz频率范畴内,在低频范畴内很难经过增长滤波器来将其低落。


典范降压稳压器宽带噪声峰峰值幅度电压约为100μV至1000μV,远低于开关纹波噪声。假如利用分外的滤波器来低落开关纹波噪声,则宽带噪声大概成为开关稳压器输入电压的次要噪声。ag8亚洲表现了当没有分外滤波器时,降压稳压器输入噪声的次要泉源是开关纹波。图5表现了当利用分外滤波器时,输入噪声的次要泉源是宽带噪声。

关于取得的控制环路通报函数和模块噪声特征信息,有两种差别的噪声:环路输出噪声和环内噪声。控制环路带宽内的环路输出噪声会传输到输入,而环路带宽之外的噪声会被衰减。关于开关稳压器,设计低噪声EA和基准电压源至关紧张,由于单元反应增益会坚持噪声程度稳定,而不是随着输入电压电平增长而进步它。最大的应战是找出整个体系中最大的噪声源,并在电路设计中低落该噪声。ADP5014针对低噪声技能举行了优化,接纳电流形式控制方案和一个复杂的LC内部滤波器,在10Hz至1MHz频率范畴内完成了低于20μVrms的噪声功能。

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