對噪聲敏感應(yīng)用中的配電系統(tǒng)設(shè)計要千萬小心謹慎，在電源管理設(shè)計中不僅要考慮所有的常用參數(shù)，像輸入電壓、輸出電壓和電流等，此外，還要考慮如何處理影響音頻和視頻信號完整性的電源噪聲。

選擇低噪聲和高PSRR特征的線性穩(wěn)壓器

只要有可能，選擇線性穩(wěn)壓器直接給信號調(diào)節(jié)和信號處理元件供電。所有的電壓調(diào)節(jié)器都會給系統(tǒng)帶來噪聲，但是線性穩(wěn)壓器相對于其“近親”DC-DC轉(zhuǎn)換即開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生的噪聲更少。線性穩(wěn)壓器可以提供良好的電源紋波抑制（PSRR），也稱為音頻敏感系數(shù)。在任何開關(guān)電源的開關(guān)頻率上的高PSRR規(guī)范作為線性穩(wěn)壓器的輸入將會有助于減少開關(guān)噪聲，以至于不會被引進到信號鏈和引起干擾問題。這種技術(shù)叫做后調(diào)節(jié)。

記住，PSRR在更高頻率下最終將下降至0分貝。大多數(shù)開關(guān)電源在100kHz至2 MHz范圍內(nèi)工作，因此這不是一個問題，因為它涉及到線性穩(wěn)壓器減弱其基本開關(guān)頻率的能力。不過，可能需要額外的濾波來抑制高頻噪聲。

選擇一款線性穩(wěn)壓器可能會遭遇選擇風(fēng)暴，因為這個領(lǐng)域有無數(shù)供應(yīng)商和產(chǎn)品型號，僅TI在與NSC合并后，就可以提供1300多款線性穩(wěn)壓器。萬幸的是,一些公司提供在線參數(shù)搜索工具，這個工具基于輸出噪聲以及PSRR的搜索，可以縮小選擇范圍，找到一個好的低噪聲線性穩(wěn)壓器的另一種方法是通過一個在線搜索使用關(guān)鍵字“超低噪音”或“高PSRR”再加上“LDO”或“線性調(diào)節(jié)器”等關(guān)鍵詞。

表1一些側(cè)重異常噪聲規(guī)范的線性穩(wěn)壓器

不幸的是，在所有環(huán)境下都只使用線性穩(wěn)壓器并不實際，因為它的能量轉(zhuǎn)化效率并不是很高，這樣的話會產(chǎn)生熱量。在應(yīng)用中使用Pdiss =(Vin -輸出電壓)* Iload計算功耗，和應(yīng)用包的熱功率進行功率比較。如果它看起來像有發(fā)熱的問題，選擇QFN等更熱增強包，或者也許可以適時考慮替換轉(zhuǎn)換器。通常來說，這種情況是假設(shè)負載電流持續(xù)升高超過1A時發(fā)生。然而，這有1.5A，2A和3A的額定線性穩(wěn)壓器一般可以使用。

開關(guān)DC-DC轉(zhuǎn)換器提供高效率

選擇一個開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器比選擇一個線性穩(wěn)壓器更難。因為有多個拓撲結(jié)構(gòu)和權(quán)衡需要考慮，更不用說有眾多供應(yīng)商提供的大量器了。在任何情況下,當(dāng)面對一個噪聲敏感的應(yīng)用時，需要一個較低輸出電壓紋波的開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器，據(jù)說，紋波不到30 mVpp。如果需要一個更安靜的電源，在后調(diào)節(jié)應(yīng)用中需要在開關(guān)之后需要加一個線性穩(wěn)壓器。

一個用于廣播應(yīng)用開關(guān)穩(wěn)壓器的一個特性是高開關(guān)頻率。除了封裝小型的好處和更好的瞬態(tài)響應(yīng)外，高開關(guān)頻率避免其頻帶其噪聲被破壞，包括調(diào)幅（AM）廣播波段。另一個理想的特性是開關(guān)頻率同步。系統(tǒng)中有多個轉(zhuǎn)換器，但不匹配的開關(guān)頻率可以產(chǎn)生拍頻干擾現(xiàn)象。穩(wěn)壓器同步切換頻率的能力可以阻止拍頻現(xiàn)象的形成。此外,它在系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生一組可預(yù)見的頻率有助于保持EMI。

同時也要考慮到現(xiàn)在的設(shè)計是在FPGA和DSP中實現(xiàn)的，其可以打破技術(shù)的瓶頸，帶來一些意想不到的結(jié)果。給定設(shè)備也許需要上電順序，軟啟動，或者電源良好指示以確保操作正常。現(xiàn)代電源管理方案都集成了這些功能。

表2列出了開關(guān)直流/直流降壓轉(zhuǎn)換器與理想的廣播應(yīng)用程序的特性。

集成能力

如果板級空間是合適的，考慮現(xiàn)代電源管理解決方案是集成開關(guān)直流/直流轉(zhuǎn)換器和后調(diào)節(jié)線性穩(wěn)壓器到一個小封裝內(nèi)。其中一個例子就是來自TI的TPS54120 ，該器件是2012年推出的，該器件結(jié)合了高效的開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器和低噪聲，高PSRR，低壓降的線性穩(wěn)壓器來提供1A，噪聲敏感應(yīng)用。TPS54120還包括開關(guān)頻率同步、軟啟動、電源良好指示等，采用3.5毫米x 5.5毫米節(jié)省空間、散熱增強型的QFN封裝。

結(jié)論

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總之，降低電源噪聲是一個復(fù)雜的話題。選擇合適的電壓穩(wěn)壓器是良好的配電系統(tǒng)設(shè)計的一部分，這是一直需要注意考慮的。不過請記住，還有其他重要因素超出了本文探討的范圍，包括適當(dāng)?shù)呐月贰⒔怦睢⒆枘帷?a target="_blank">PCB布局等等。值得慶幸的是，互聯(lián)網(wǎng)與關(guān)于這個話題的大量信息。

作者簡介

Landa 是來自德克薩斯達拉斯的撰稿人。她具有電機工程學(xué)士學(xué)位，在電子產(chǎn)業(yè)擁有18年的從業(yè)經(jīng)驗，所屬單位從初創(chuàng)企業(yè)到財富500強。

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