現(xiàn)實(shí)中的電源抑制比(PSRR) - 第四部分
發(fā)布時間:2020-07-14 來源:Petr Novobilsky 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】繼續(xù)我們有關(guān)低壓降穩(wěn)壓器(LDO) PSRR的系列文章,請查看我們以前的博客以回顧-什么是PSRR? -第三部分和第四部分一樣,我們將繼續(xù)講解LDO的行為及其有趣的參數(shù)。在當(dāng)前的文章中,我們將從實(shí)際的角度關(guān)注電源抑制比(PSRR)。它可幫助將數(shù)據(jù)表編號與示波器測量值連接起來。
首先,必須說的是,在每個電子系統(tǒng)中(即使只有線性穩(wěn)壓器),如果存在多個負(fù)載點(diǎn),則可能會產(chǎn)生輸出電壓紋波,并可能影響其他部件。因此,讓我們在實(shí)際測量中講解PSRR。
數(shù)據(jù)表上顯示的PSRR是測量的輸入和輸出電壓紋波之間的比率。如果牢記一些規(guī)則,則測量本身相對簡單。低壓降(LDO)穩(wěn)壓器應(yīng)由干凈的直流電源供電,帶有耦合的正弦波紋波電壓。輸出負(fù)載應(yīng)嚴(yán)格電阻,以防止電子負(fù)載與LDO穩(wěn)壓器之間互相影響。必須謹(jǐn)慎選擇紋波電壓幅值,以使LDO保持穩(wěn)定并具有足夠的電壓裕量。例如,當(dāng)VIN = 3.6 V和VOUT = 3.3 V時,AC信號的幅值不能為300 mV,因?yàn)長DO處于壓差狀態(tài),只是將輸入紋波傳遞到輸出。
例如,在圖1中,請參見安森美半導(dǎo)體LDO NCP163和NCP161的PSRR圖表。相似的圖表廣泛用于整個半導(dǎo)體行業(yè)的許多LDO數(shù)據(jù)表中。該實(shí)際示例顯示了達(dá)10 MHz頻率范圍內(nèi)的PSRR。對于我們的案例研究,我們標(biāo)記了兩個點(diǎn),如下圖的時域中所示-1 kHz和100 kHz。 1 kHz是數(shù)據(jù)表電氣特性表中PSRR規(guī)范的最常見頻率,而100 kHz是許多DC-DC轉(zhuǎn)換器工作的區(qū)域。
圖1. NCP163和NCP161和PSRR圖表
在點(diǎn)1,PSRR約為90 dB,這意味著輸入紋波被衰減了約32,000次。下圖是針對200 mVpp的輸入電壓紋波而捕獲的,這意味著LDO輸出上的紋波僅為6 uV,且不可能在示波器上看到它。如圖2所示-一條直線。
圖2. 1 kHz的示波器圖–兩個器件的PSRR均約90 dB
圖3中的情況顯示了在100 kHz頻率下會發(fā)生什么。從圖1中我們可以看出,兩個器件的PSRR都遠(yuǎn)低于90 dB,并且兩者之間存在很大差異。仔細(xì)研究時域,例如,應(yīng)用要求輸入電壓紋波低于1 mVpp。 NCP161處于臨界點(diǎn),而NCP163滿足要求有很大余量,紋波峰峰值低于200 uVpp。
圖3. 100 kHz的示波器圖– PSRR有很大不同
如圖1-3所示,電氣表中的PSRR參數(shù)是一個單獨(dú)的數(shù)字,不足以決定其在設(shè)計(jì)應(yīng)用中的適用性。系統(tǒng)工程師必須考慮輸入電壓紋波頻率,并在所需的位置檢查PSRR圖表。應(yīng)該仔細(xì)匹配在MHz范圍內(nèi)的現(xiàn)代DC-DC轉(zhuǎn)換器開關(guān)和LDO,以提供最佳性能。大多數(shù)LDO數(shù)據(jù)手冊都將PSRR指定為僅1 kHz,并會提高高值以獲得良好的性能,但由于在較高頻率范圍內(nèi)的性能較差,它們可能不足以作為DC-DC后置穩(wěn)壓器。因此,考慮應(yīng)用條件并選擇合適的LDO非常重要。安森美半導(dǎo)體在我們所有的數(shù)據(jù)表中都提供了類似圖1的圖表,因此客戶可以找到必要的信息來完成他們的設(shè)計(jì)。
最后,讓我們看看DC-DC轉(zhuǎn)換器結(jié)合LDO如何在系統(tǒng)方案中一起發(fā)揮作用。FAN2356被選作DC-DC轉(zhuǎn)換器。它具有高達(dá)96%的能效和高達(dá)1.5 MHz的可調(diào)開關(guān)頻率。在我們的示例中,開關(guān)頻率設(shè)置為500 kHz。后穩(wěn)壓器LDO是NCP163,它是具有超低噪聲輸出的高PSRR LDO。 DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為3.6 V,LDO輸出為3.3V?;诖?,電壓裕量為300 mV,LDO負(fù)載電流為250 mA。在圖4中,我們可看到黃色跡線DC-DC輸出電壓,藍(lán)色跡線LDO輸出電壓。兩條跡線的垂直刻度均設(shè)置為30 mV / div,以易于比較LDO的影響。
圖4. DC-DC轉(zhuǎn)換器及LDO后穩(wěn)壓器
我們可清楚地看到DC-DC輸出的大尖峰和紋波電壓,這可能會引起對電源敏感的器件出現(xiàn)問題。 LDO輸出更加清晰和穩(wěn)定。紋波減小到mV范圍,尖峰抑制到?30-40 mV。憑借這種性能,輸出電壓可用于為各種電源敏感型應(yīng)用供電。
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