低噪聲降壓開關(guān)穩(wěn)壓器

開關(guān)穩(wěn)壓器輸出噪聲取決于許多因素，如峰值電感電流，負(fù)載電流，開關(guān)穩(wěn)壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電路控制環(huán)路技術(shù)，輸出電容器的尺寸和特性，電路元件值和布局。凌力爾特提供多種器件，可在整個負(fù)載電流和輸入電源電壓范圍內(nèi)提供低于10mV的峰峰值噪聲電壓。

效率

帶開關(guān)模式電源由于控制電路功耗 和開關(guān)功率損耗，因此轉(zhuǎn)換器負(fù)載較輕時難以獲得高效率成為功率預(yù)算的一個更大的百分比 它們處于更高的負(fù)載 。 凌力爾特公司的專利 自動 突發(fā)模式技術(shù)允許開關(guān)模式電源提供高效率 甚至 輕載時，通過在輸出調(diào)節(jié)時關(guān)閉非必要電路，但保持比較器主動監(jiān)視輸出，以便在輸出開始下降時控制電路可以再次快速打開。 然后隨著負(fù)載電流的增加，轉(zhuǎn)換器將在突發(fā)模式之間自動轉(zhuǎn)換為低噪聲PWM工作模式。相反，當(dāng)負(fù)載減小時，轉(zhuǎn)換器將自動從PWM操作轉(zhuǎn)換為突發(fā)模式操作 。進入和退出突發(fā)模式區(qū)域取決于輸入電壓，輸出電壓和電感值，但通常小于100mA。使用LTC3103的應(yīng)用電路（可選擇自動突發(fā)模式操作）如下圖1a所示。 LTC3103的效率與輸出電流如圖1b所示。在5V輸入和2.2V，100μA負(fù)載電流下，采用突發(fā)模式時效率高達80.3％。

市場上的許多零件聲稱他們是同類中最好的超低靜態(tài)電流和高效率。 S 幾個競爭器件列出的靜態(tài)電流低于LTC3103的1.8μA突發(fā)模式電流，但它們在輕負(fù)載時的效率要差得多。我們鼓勵您將突發(fā)模式下的效率圖與這些設(shè)備進行比較。您會注意到兩件事：我們的圖表包括1mA以下負(fù)載電流的效率數(shù)字，以及 效率，他們的圖顯示我們的輕負(fù)載 突發(fā)模式效率通常為25％對于相同的負(fù)載電流， 要高出45％。

輸出噪聲

當(dāng)負(fù)載電流高于突發(fā)模式閾值且轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為PWM操作時，輸出電壓噪聲非常低，僅取決于電感電流紋波和輸出電容大小。隨著負(fù)載電流減小并且轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換到突發(fā)模式操作，控制電路間歇地接通和斷開以節(jié)省功率。盡管在此模式下平均輸出電壓被精確調(diào)節(jié)，但控制電路開啟和關(guān)閉點之間的輸出電壓滯后會導(dǎo)致更高的輸出電壓紋波，從而導(dǎo)致分諧波噪聲增加。下面的示例中顯示了相同負(fù)載電流的PWM（圖2a）和突發(fā)模式（圖2b）紋波的比較 。

像LTC3103這樣的設(shè)備效率很高，但其噪音性能是否足夠？在很多情況下，答案是肯定的。凌力爾特公司多年來提高了突發(fā)模式性能，為最近宣布的產(chǎn)品提供了更低的輸出電壓噪聲性能。突發(fā)模式下LTC3103輸出噪聲的圖表如下所示。在此圖中，峰值輸出噪聲范圍從大約10mV到12mV。

輕負(fù)載效率是突發(fā)模式的真正好處但是如果噪聲突發(fā)模式下的性能 是客戶有幾個選擇的問題。首先，因為MODE引腳控制工作模式，所以器件可以暫時切換到強制連續(xù)模式，以最大限度地降低噪聲。這在低功率發(fā)射器等應(yīng)用中非常理想，只有在傳輸數(shù)據(jù)或進行靈敏測量時才需要低噪聲模式。強制連續(xù)模式降低了輸出噪聲，但卻犧牲了效率。如果效率降低僅在短時間內(nèi)，則整體系統(tǒng)效率僅會受到輕微影響。 請記住，即使啟用且負(fù)載電流足夠高，突發(fā)模式也會自動轉(zhuǎn)換為最低噪聲，恒定頻率開關(guān) - 每次 周期PWM模式。 下圖顯示12V輸入轉(zhuǎn)換為3.3V@300mA，峰值輸出噪聲僅為5mV。曲線圖Y和X刻度軸分別為10mV / div和500ns / div。隨著輸入到輸出電壓差減小，輸出噪聲也會改善。將輸入電壓更改為5V可將輸出噪聲降至2mV峰峰值。

第二種選擇是使用LTC3104，它只是LTC3103，帶有集成的10mA低壓差線性穩(wěn)壓器。線性穩(wěn)壓器具有獨立的輸入電源引腳和150mV的典型壓差電壓。

下圖顯示了帶12V的LTC3104輸入，4V降壓輸出和3.3V后穩(wěn)壓LDO，可將4V輸出降至3.3V @ 10mA。 Y和X刻度軸分別為10mV / div和500ns / div。請注意，LDO輸出（中間跡線）的峰峰值紋波現(xiàn)在處于±1mV范圍內(nèi)。

最后一個選擇是在輸出端添加一個離散濾波器或鐵氧體磁珠以減少噪聲。但是，如何選擇正確的過濾組件和值的具體 s 非常特定于應(yīng)用程序 且超出范圍本節(jié)的討論。