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郎女士：
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開關(guān)電源之寬帶噪聲
對于開關(guān)電源來說，有時會與噪聲的概念相混淆，是有區(qū)別的。噪聲是一種電子信號，而干擾是指的某種效應(yīng)，是由于開電源噪聲原因?qū)﹄娐吩斐傻囊环N不良反應(yīng)。而電路中存在著噪聲，卻不一定就有干擾。在數(shù)字電路中。往往可以用示波器觀察到在正常的脈沖信號上混有一些小的尖峰脈沖是所不期望的，而是一種噪聲。但由于開關(guān)電源電路特性關(guān)系，這些小尖峰脈沖還不致于使數(shù)字電路的邏輯受到影響而發(fā)生混亂，所以可以認(rèn)為是沒有干擾。
開關(guān)電源之寬帶噪聲
開關(guān)穩(wěn)壓器中的寬帶噪聲是輸出電壓上的隨機幅度噪聲。它可以用整個頻率范圍內(nèi)的噪聲密度來表示，單位為 V/√Hz z，或用Vrms來表示，其與頻率范圍內(nèi)的密度不可分。由于硅工藝和基準(zhǔn)電壓源濾波器設(shè)計的限制，寬帶噪聲主要位于開關(guān)穩(wěn)壓器的10Hz至1MHz頻率范圍內(nèi)，在低頻范圍內(nèi)很難通過增加濾波器來將其降低。
典型降壓穩(wěn)壓器寬帶噪聲峰峰值幅度電壓約為100μV至1000μV，遠(yuǎn)低于開關(guān)紋波噪聲。如果使用額外的濾波器來降低開關(guān)紋波噪聲，則寬帶噪聲可能成為開關(guān)穩(wěn)壓器輸出電壓的主要噪聲。顯示了當(dāng)沒有額外濾波器時，降壓穩(wěn)壓器輸出噪聲的主要來源是開關(guān)紋波。當(dāng)使用額外濾波器時，輸出噪聲的主要來源是寬帶噪聲。
對于開關(guān)電源說，為了識別和分析開關(guān)穩(wěn)壓器輸出寬帶噪聲，必須獲得穩(wěn)壓器控制方案和模塊噪聲信息。
開關(guān)電源之典型電流模式降壓穩(wěn)壓器控制方案
對于獲得的控制環(huán)路傳遞函數(shù)和模塊噪聲特性信息，有兩種不同的噪聲：環(huán)路輸入噪聲和環(huán)內(nèi)噪聲?？刂骗h(huán)路帶寬內(nèi)的環(huán)路輸入噪聲會傳輸?shù)捷敵?，而環(huán)路帶寬之外的噪聲會被衰減。對于開關(guān)穩(wěn)壓器，設(shè)計低噪聲EA和基準(zhǔn)電壓源至關(guān)重要，因為單位反饋增益會保持噪聲水平不變，而不是隨著輸出電壓電平增加而提高它。最大的挑戰(zhàn)是找出整個系統(tǒng)中最大的噪聲源，并在電路設(shè)計中降低該噪聲。ADP5014針對低噪聲技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，采用電流模式控制方案和一個簡單的LC外部濾波器，在10Hz至1MHz頻率范圍內(nèi)實現(xiàn)了低于20μVrms的噪聲性能。
開關(guān)穩(wěn)壓器PSRR
PSRR反映開關(guān)穩(wěn)壓器抑制輸入電源噪聲傳輸?shù)捷敵龅哪芰?。采用額外LC濾波器的ADP5014輸出噪聲性能。
開關(guān)電源之高頻尖峰和振鈴
第三類開關(guān)電源之噪聲是高頻尖峰和振鈴噪聲，因為輸出電壓是由開關(guān)穩(wěn)壓器導(dǎo)通或關(guān)斷瞬變產(chǎn)生的。考慮硅電路和開關(guān)電源的PCB走線中的寄生電感和電容；對于降壓穩(wěn)壓器，快速電流瞬變將在SW節(jié)點處引起高頻電壓尖峰和振鈴。
開關(guān)電源之尖峰和振鈴噪聲會隨著電流負(fù)載的提高而提高。顯示了降壓穩(wěn)壓器如何形成尖峰。根據(jù)開關(guān)穩(wěn)壓器的導(dǎo)通/關(guān)斷壓擺率，最高尖峰和振鈴頻率將在20MHz至300MHz范圍內(nèi)，受寄生電感和電容影響，輸出LC濾波器在抑制方面可能不是非常有效。與上述關(guān)于傳導(dǎo)路徑的所有討論相比，最差的是來自SW和VIN節(jié)點的輻射噪聲，由于其頻率非常高，輸出電壓和其他模擬電路會受到影響。
開關(guān)電源之降壓穩(wěn)壓器高頻尖峰和振鈴噪聲
為了降低高頻尖峰和振鈴噪聲，建議采用有效方法實施應(yīng)用和芯片設(shè)計。首先，在終端負(fù)載上應(yīng)使用額外的LC濾波器或磁珠。通常，這會使輸出上的尖峰噪聲遠(yuǎn)小于紋波噪聲，但會增加更高頻率的成分。其次，應(yīng)屏蔽SW和輸入節(jié)點的噪聲源或讓其遠(yuǎn)離輸出側(cè)及敏感模擬電路，并且屏蔽輸出電感。精心布局和布線對設(shè)計很重要。第三，優(yōu)化開關(guān)穩(wěn)壓器的導(dǎo)通/關(guān)斷壓擺率，并盡量減小開關(guān)穩(wěn)壓器的寄生電感和電阻，從而有效降低SW節(jié)點噪聲。有助于通過芯片設(shè)計降低VIN節(jié)點噪聲。