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LDO的行為及其有趣的參數(shù)

安森美 ? 來源:安森美半導(dǎo)體 ? 2020-09-02 16:47 ? 次閱讀
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繼續(xù)我們有關(guān)低壓降穩(wěn)壓器(LDO)PSRR的系列文章,請(qǐng)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(hào)與示波器測量值連接起來。

首先,必須說的是,在每個(gè)電子系統(tǒng)中(即使只有線性穩(wěn)壓器),如果存在多個(gè)負(fù)載點(diǎn),則可能會(huì)產(chǎn)生輸出電壓紋波,并可能影響其他部件。 因此,讓我們?cè)趯?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(duì)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=3.6V和VOUT=3.3V時(shí),AC信號(hào)的幅值不能為300mV,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(qǐng)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(gè)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(duì)于我們的案例研究,我們標(biāo)記了兩個(gè)點(diǎn),如下圖的時(shí)域中所示-1kHz和100kHz。 1kHz是數(shù)據(jù)表電氣特性表中PSRR規(guī)范的最常見頻率,而100kHz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90dB,這意味著輸入紋波被衰減了約32,000次。 下圖是針對(duì)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2.1kHz的示波器圖–兩個(gè)器件的PSRR均約90dB

圖3中的情況顯示了在100kHz頻率下會(huì)發(fā)生什么。從圖1中我們可以看出,兩個(gè)器件的PSRR都遠(yuǎn)低于90dB,并且兩者之間存在很大差異。 仔細(xì)研究時(shí)域,例如,應(yīng)用要求輸入電壓紋波低于1mVpp。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200uVpp。

圖3.100kHz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(gè)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(cè)都將PSRR指定為僅1kHz,并會(huì)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)1.5MHz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500kHz。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3.6V,LDO輸出為3.3V?;诖?,電壓裕量為300mV,LDO負(fù)載電流為250mA。 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30mV/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(huì)引起對(duì)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?30-40mV。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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原文標(biāo)題:現(xiàn)實(shí)中的電源抑制比(PSRR) - 第四部分

文章出處:【微信號(hào):onsemi-china,微信公眾號(hào):安森美】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

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