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2024-01-23
我们将从实际的角度关注电源抑制比(PSRR)它可帮助将数据表编号与示波器测量值连接起来 首先,必须说的是,在每个电子系统中(即使只有线性稳压器),如果存在多个负载点,则可能会产生输出电压纹波,并可能影响其他部件。
因此,让我们在实际测量中讲解PSRR数据表上显示的PSRR是测量的输入和输出电压纹波之间的比率 如果牢记一些规则,则测量本身相对简单 低压降(LDO)稳压器应由干净的直流电源供电,带有耦合的正弦波纹波电压。
输出负载应严格电阻,以防止电子负载与LDO稳压器之间互相影响 必须谨慎选择纹波电压幅值,以使LDO保持稳定并具有足够的电压裕量例如,当VIN=3.6V和VOUT=3.3V时,AC信号的幅值不能为300mV,因为LDO处于压差状态,只是将输入纹波传递到输出。
例如,在图1中,请参见安森美半导体LDO NCP163和NCP161的PSRR图表相似的图表广泛用于整个半导体行业的许多LDO数据表中该实际示例显示了达10 MHz频率范围内的PSRR 对于我们的案例研究,我们标记了两个点,如下图的时域中所示-1kHz和100kHz。
1kHz是数据表电气特性表中PSRR规范的最常见频率,而100kHz是许多DC-DC转换器工作的区域。
图1 NCP163和NCP161和PSRR图表 在点1,PSRR约为90dB,这意味着输入纹波被衰减了约32,000次 下图是针对200 mVpp的输入电压纹波而捕获的,这意味着LDO输出上的纹波仅为6 uV,且不可能在示波器上看到它。
如图2所示-一条直线
图2 1kHz的示波器图–两个器件的PSRR均约90dB 图3中的情况显示了在100kHz频率下会发生什么从图1中我们可以看出,两个器件的PSRR都远低于90dB,并且两者之间存在很大差异 仔细研究时域,例如,应用要求输入电压纹波低于1mVpp。
NCP161处于临界点,而NCP163满足要求有很大余量,纹波峰峰值低于200uVpp
图3 100kHz的示波器图–PSRR有很大不同 如图1-3所示,电气表中的PSRR参数是一个单独的数字,不足以决定其在设计应用中的适用性系统工程师必须考虑输入电压纹波频率,并在所需的位置检查PSRR图表。
应该仔细匹配在MHz范围内的现代DC-DC转换器开关和LDO,以提供最佳性能大多数LDO数据手册都将PSRR指定为仅1kHz,并会提高高值以获得良好的性能,但由于在较高频率范围内的性能较差,它们可能不足以作为DC-DC后置稳压器。
因此,考虑应用条件并选择合适的LDO非常重要安森美半导体在我们所有的数据表中都提供了类似图1的图表,因此客户可以找到必要的信息来完成他们的设计 最后,让我们看看DC-DC转换器结合LDO如何在系统方案中一起发挥作用。
FAN2356被选作DC-DC转换器它具有高达96%的能效和高达1.5MHz的可调开关频率 在我们的示例中,开关频率设置为500kHz后稳压器LDO是NCP163,它是具有超低噪声输出的高PSRR LDO。
DC-DC转换器的输出电压为3.6V,LDO输出为3.3V基于此,电压裕量为300mV,LDO负载电流为250mA 在图4中,我们可看到黄色迹线DC-DC输出电压,蓝色迹线LDO输出电压两条迹线的垂直刻度均设置为30mV/div,以易于比较LDO的影响。
图4 DC-DC转换器及LDO后稳压器 我们可清楚地看到DC-DC输出的大尖峰和纹波电压,这可能会引起对电源敏感的器件出现问题 LDO输出更加清晰和稳定纹波减小到mV范围,尖峰抑制到〜30-40mV。
凭借这种性能,输出电压可用于为各种电源敏感型应用供电
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