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LDO基础知识：电源抑制比
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. h9 D$ w. d3 C5 O; |, a! c, G" M低压差线性稳压器（LDO）最大的优点之一是它们能够衰减开关模式电源产生的电压纹波。这对锁相环（PLL）和时钟等信号调节器件在内的数据转换器尤为重要，因为噪声电源电压会影响性能。我的同事Xavier Ramus在博客中介绍了噪音对信号调节设备的不利影响：减少高速信号链电源问题。然而，电源抑制比（PSRR）仍然通常被误认为单一的静态值。在这篇文章中，我将尝试说明什么是PSRR以及影响它的变量有哪些。- Q) I' I5 Z# j$ Y. A+ h5 U& |
什么是PSRR？
/ W# o# g0 c. k6 e) F5 tPSRR是许多LDO数据手册中的公共技术要求。它规定了某个频率的AC元件从输入到LDO输出的衰减程度。公式1表示PSRR为：8 Y6 ~; [5 O; P+ s0 l+ d2 e8 o
/ Y1 X4 B7 w; S$ ? V7 w6 t7 G (1) & @6 z0 E. D3 w# b, S! I/ Y
该等式告诉您衰减越高，每分贝的PSRR值越高。（应该指出的是，一些供应商会使用负号来表示衰减。大多数供应商，包括德州仪器都不这样用。）2 l; V' A3 f, ~+ r
在数据手册的电气特性表中找到频率为120Hz或1kHz的PSRR并不罕见。但是，单独使用此规范可能对确定指定LDO是否符合您的过滤要求没有多大帮助。让我们来看看为什么这么说。3 ~; ]& J: x$ z' d
确定您的应用程序的PSRR
( a. Z; x t( o- R. L+ A, b图1展示了一个从12V电源轨调节4.3V的DC / DC转换器，。其次是TPS717，一款高PSRR LDO，用于调节3.3V电源轨。在4.3V电源轨上，开关产生的纹波达到±50mV。LDO的PSRR将决定 TPS717输出端的纹波量。0 N' l( ^9 ]! G% N
+ w0 u0 e- b- R# T( l图 1：使用LDO来过滤开关噪声 $ V) X* G) O$ I2 l" B6 P7 _; q
为了确定衰减程度，您必须首先知道波纹在哪个频率出现。假设这个例子频率为1MHz，因为它正好处于常用开关频率范围的中间。您可以看到，指定为120Hz或1kHz的PSRR值无助于此分析。相反，您必须参考图2中的PSRR图。. b# U+ u. o) S: A) m! D
, g: e+ I% |, ?4 z8 \2 h: `8 \" E
图2：VIN - VOUT = 1V时，TPS717的PSRR曲线 7 k% t0 d" H+ W0 N8 A
$ ^2 L7 P2 N0 V1 t* e在下列条件下，1MHz时的PSRR指定为45dB：
5 L% y0 w) N8 d( d/ C S- IOUT = 150mA
- VIN – VOUT = 1V
- COUT = 1μF
( F3 Z5 m* ^/ t$ c; o8 }
假设这些条件符合你自己的条件。在这种情况下，45dB相当于178的衰减系数。您可以预定输入端的±50mV纹波在输出端被压缩至±281μV。% \6 t0 Z2 z2 Q- t5 }
改变条件
2 X: p4 Q! @2 {$ L( ?( }; n. R, q0 U9 D
但假设您改变了条件，并决定将VIN - VOUT delta降至250mV，以便更有效地进行调节。然后您需要查看图3中的曲线。
, E& q& E5 F7 N" [
4 _( r" _# ?. D8 Y图3：VIN - VOUT = 0.25V时，TPS717的PSRR曲线
# R2 x+ S X1 F; b; ~0 N: ?
- t& ?% K0 {. K9 q" N* G; F您可以看到，在所有其他条件保持不变的情况下，1MHz时的PSRR降至23dB，或者说衰减系数为14。这是由于CMOS通道元件进入三极管（或线性）区域; 也就是说，随着VIN - VOUT三角接近压差电压，PSRR开始下降。（请记住，压差电压是关于输出电流以及其他因素的函数。因此，较低的输出电流会降低压差并有助于提高PSRR。）2 Z0 M! ]1 M( A
改变输出电容也会有影响，如图4所示。3 }8 ]4 a# [; g1 E9 I
; [1 c* }; I0 Y8 A; V
图4：VIN - VOUT = 0.25V，COUT =10μF时，TPS717的PSRR曲线 4 D; p9 Q3 r0 A4 u t
' j: B8 R: r% L; D) F
将输出电容从1μF增加到10μF，尽管VIN-VOUT增量保持在250mV，1MHz时的PSRR增加到了42dB。曲线中的高频峰已经向左移动。这是由于输出电容器的阻抗特性导致的。通过适当调整输出电容的大小，您可以调整或增加衰减，使之与特定的开关噪声频率一致。" S. e& g1 N, c7 o+ ~! L% h
转动所有旋钮
+ Q& |6 [# M6 S* P* A4 m1 A1 e8 C8 D只需调整VIN - VOUT和输出电容，就可以改善特定应用的PSRR。但这绝不是影响PSRR的唯一变量。表1展示了各种影响因素。5 P8 O( S& |2 U; g% G8 v( W1 r; @
0 k5 l/ l2 a- A: b) {: g# K- H$ ^( h/ i/ Z6 [, Q S
参数7 N D/ L8 y5 t
| PSRR
$ w4 g* u5 Y1 D) x9 E7 F | 低频
# v+ ]& ^/ W& y# O: O7 {+ S(<1kHz)
+ ]% l) O: n) k& M. r; G | 中频) t7 p- L8 p. t, t" p
(1kHz – 100kHz)
% S' Q2 X, i6 V& `. [ | 高频/ r* Y5 H8 ]4 [: E& [0 Y) ]
(>100kHz); w& q# p! l! l
| VIN – VOUT! v( s/ [9 @7 m- u# a8 V9 b- o
| +++: g+ }) T5 S3 {2 W8 ]2 t
| +++' L8 c$ E5 K: L# h; V4 J9 n" a% Y" g
| ++; s, v- ~/ Z; a+ G2 ~! o. e
| 输出电容器（COUT）) ?7 n0 e+ ]- R) ]% T
| 没有效果
' S9 @& B* @' A" H/ s | +
5 R$ j+ Z5 D9 }# u$ I+ E, \ | +++
- {- e8 f& G& r R8 k `: s+ K | 降噪电容器（CNR）
/ n/ c( w( D+ i, p | +++
, j8 X. a+ @( ?+ P3 H$ k | +
3 ?* Y* V7 ?: E | 没有效果0 v3 c0 b# ]4 O* `; ?$ ?. w
| 前馈电容（CFF）; ?. A7 z0 {/ P) e* l4 y
| ++
+ L9 c4 A$ j* M2 z6 X3 L | +++8 z7 E& Y1 n& t5 J% [* J
| +
) Q/ Z: l! B& i- x5 k$ p | PCB布局) I0 P% ~' V. {
| +- k, o2 p; v. G% X8 ?3 @
| +" V% G5 V: ?9 I+ J/ _2 m' S
| +++ |
4 \: h- @( L9 j6 x' v
1 n7 v. \; q; J% ]3 b* r
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发表于 2019-6-11 10:10
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