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如何使用小型模塊化 DC/DC 轉(zhuǎn)換器最大限度地降低電源軌噪聲

1624721 2022-11-24 | pdf | 419.16KB | 次下載 | 免費

資料介紹

噪聲是幾乎所有系統(tǒng)設(shè)計中固有的且通常不可避免的考慮因素。雖然有些噪聲來自外部源，不在電路設(shè)計者的直接控制范圍內(nèi)，但它也是由電路本身產(chǎn)生的。在許多情況下，設(shè)計人員盡量減少噪聲源（尤其是電源軌上的噪聲）至關(guān)重要，因為它會影響敏感的模擬和數(shù)字電路。噪聲是幾乎所有系統(tǒng)設(shè)計中固有的且通常不可避免的考慮因素。雖然有些噪聲來自外部源，不在電路設(shè)計者的直接控制范圍內(nèi)，但它也是由電路本身產(chǎn)生的。在許多情況下，設(shè)計人員盡量減少噪聲源（尤其是電源軌上的噪聲）至關(guān)重要，因為它會影響敏感的模擬和數(shù)字電路。結(jié)果充其量可能是不穩(wěn)定的電路性能、降低的分辨率和精度以及更高的誤碼率 (BER)。在最壞的情況下，它會導(dǎo)致整個系統(tǒng)故障，或者頻繁或間歇性的性能問題，這兩種情況都很難調(diào)試。結(jié)果充其量可能是不穩(wěn)定的電路性能、降低的分辨率和精度以及更高的誤碼率 (BER)。在最壞的情況下，它會導(dǎo)致整個系統(tǒng)故障，或者頻繁或間歇性的性能問題，這兩種情況都很難調(diào)試。開關(guān) DC/DC 穩(wěn)壓器及其輸出軌存在兩個主要噪聲問題：紋波和輻射噪聲。電路中產(chǎn)生的噪聲受電磁兼容性 (EMC) 監(jiān)管要求的約束，并且必須低于各種頻段的指定水平。開關(guān) DC/DC 穩(wěn)壓器及其輸出軌存在兩個主要噪聲問題：紋波和輻射噪聲。電路中產(chǎn)生的噪聲受電磁兼容性 (EMC) 監(jiān)管要求的約束，并且必須低于各種頻段的指定水平。設(shè)計人員面臨的挑戰(zhàn)是了解內(nèi)部來源的噪聲及其來源，然后“將其設(shè)計出來”或以其他方式減輕它。本文將使用設(shè)計人員面臨的挑戰(zhàn)是了解內(nèi)部來源的噪聲及其來源，然后“將其設(shè)計出來”或以其他方式減輕它。本文將使用Monolithic Power Systems, Inc.Monolithic Power Systems, Inc.的 DC/DC 穩(wěn)壓器來討論最小化穩(wěn)壓器噪聲問題的選項。的 DC/DC 穩(wěn)壓器來討論最小化穩(wěn)壓器噪聲問題的選項。從噪聲源和類型開始從噪聲源和類型開始最容易觀察到且直接影響電路性能的噪聲是開關(guān)頻率處的紋波。這種紋波通常約為 10 到 20 毫伏 (mV)（圖 1）。雖然本質(zhì)上不是隨機的，但它仍然是影響系統(tǒng)性能的噪聲表現(xiàn)。這種紋波的毫伏級對于在 5 伏及以上電壓軌下運行的較高電壓數(shù)字 IC 通常不是問題，但對于在 3 伏以下運行的較低電壓數(shù)字電路來說可能是一個問題。電源軌上的紋波也是精密模擬電路和組件的主要問題，這就是此類設(shè)備的電源抑制比 (PSRR) 規(guī)格至關(guān)重要的原因。最容易觀察到且直接影響電路性能的噪聲是開關(guān)頻率處的紋波。這種紋波通常約為 10 到 20 毫伏 (mV)（圖 1）。雖然本質(zhì)上不是隨機的，但它仍然是影響系統(tǒng)性能的噪聲表現(xiàn)。這種紋波的毫伏級對于在 5 伏及以上電壓軌下運行的較高電壓數(shù)字 IC 通常不是問題，但對于在 3 伏以下運行的較低電壓數(shù)字電路來說可能是一個問題。電源軌上的紋波也是精密模擬電路和組件的主要問題，這就是此類設(shè)備的電源抑制比 (PSRR) 規(guī)格至關(guān)重要的原因。圖 1：DC 軌上的紋波是穩(wěn)壓器開關(guān)動作的結(jié)果，會影響電路的基本性能或精度結(jié)果。（圖片來源：Monolithic Power Systems, Inc.）圖 1：DC 軌上的紋波是穩(wěn)壓器開關(guān)動作的結(jié)果，會影響電路的基本性能或精度結(jié)果。（圖片來源：Monolithic Power Systems, Inc.）DC/DC 穩(wěn)壓器的開關(guān)動作也會輻射射頻 (RF) 噪聲。即使直流電源軌上的毫伏紋波是可以容忍的，也存在電磁輻射影響 EMC 的問題。根據(jù)開關(guān)轉(zhuǎn)換器的不同，該噪聲具有介于幾千赫茲到幾兆赫茲 (MHz) 之間的已知基頻，并且還具有許多諧波。DC/DC 穩(wěn)壓器的開關(guān)動作也會輻射射頻 (RF) 噪聲。