現實中的電源抑製比(PSRR) - 第四部分
發布時間:2020-07-14 來源:Petr Novobilsky 責任編輯:wenwei
【導讀】繼續我們有關低壓降穩壓器(LDO) PSRR的係列文章,請查看我們以前的博客以回顧-什麼是PSRR? -第三部分和第四部分一樣,我們將繼續講解LDO的行為及其有趣的參數。在當前的文章中,我們將從實際的角度關注電源抑製比(PSRR)。它可幫助將數據表編號與示波器測量值連接起來。
首先,必須說的是,在每個電子係統中(即使隻有線性穩壓器),如果存在多個負載點,則可能會產生輸出電壓紋波,並可能影響其他部件。因此,讓我們在實際測量中講解PSRR。
數據表上顯示的PSRR是測量的輸入和輸出電壓紋波之間的比率。如果牢記一些規則,則測量本身相對簡單。低壓降(LDO)穩壓器應由幹淨的直流電源供電,帶有耦合的正弦波紋波電壓。輸出負載應嚴格電阻,以防止電子負載與LDO穩壓器之間互相影響。必須謹慎選擇紋波電壓幅值,以使LDO保持穩定並具有足夠的電壓裕量。例如,當VIN = 3.6 V和VOUT = 3.3 V時,AC信號的幅值不能為300 mV,因為LDO處於壓差狀態,隻是將輸入紋波傳遞到輸出。
例如,在圖1中,請參見安森美半導體LDO NCP163和NCP161的PSRR圖表。相似的圖表廣泛用於整個半導體行業的許多LDO數據表中。該實際示例顯示了達10 MHz頻率範圍內的PSRR。對於我們的案例研究,我們標記了兩個點,如下圖的時域中所示-1 kHz和100 kHz。 1 kHz是數據表電氣特性表中PSRR規範的最常見頻率,而100 kHz是許多DC-DC轉換器工作的區域。

圖1. NCP163和NCP161和PSRR圖表
在點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頻率下會發生什麼。從圖1中我們可以看出,兩個器件的PSRR都遠低於90 dB,並且兩者之間存在很大差異。仔細研究時域,例如,應用要求輸入電壓紋波低於1 mVpp。 NCP161處於臨界點,而NCP163滿足要求有很大餘量,紋波峰峰值低於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參數是一個單獨的數字,不足以決定其在設計應用中的適用性。係統工程師必須考慮輸入電壓紋波頻率,並在所需的位置檢查PSRR圖表。應該仔細匹配在MHz範圍內的現代DC-DC轉換器開關和LDO,以提供最佳性能。大多數LDO數據手冊都將PSRR指定為僅1 kHz,並會提高高值以獲得良好的性能,但由於在較高頻率範圍內的性能較差,它們可能不足以作為DC-DC後置穩壓器。因此,考慮應用條件並選擇合適的LDO非常重要。安森美半導體在我們所有的數據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計。
最後,讓我們看看DC-DC轉換器結合LDO如何在係統方案中一起發揮作用。FAN2356被選作DC-DC轉換器。它具有高達96%的能效和高達1.5 MHz的可調開關頻率。在我們的示例中,開關頻率設置為500 kHz。後穩壓器LDO是NCP163,它是具有超低噪聲輸出的高PSRR LDO。 DC-DC轉換器的輸出電壓為3.6 V,LDO輸出為3.3V。基於此,電壓裕量為300 mV,LDO負載電流為250 mA。在圖4中,我們可看到黃色跡線DC-DC輸出電壓,藍色跡線LDO輸出電壓。兩條跡線的垂直刻度均設置為30 mV / div,以易於比較LDO的影響。

圖4. DC-DC轉換器及LDO後穩壓器
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問題。 LDO輸出更加清晰和穩定。紋波減小到mV範圍,尖峰抑製到〜30-40 mV。憑借這種性能,輸出電壓可用於為各種電源敏感型應用供電。
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