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如何使用小型模塊化 DC/DC 轉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設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，不在電路設計者的直接控制范圍內，但它也是由電路本身產生的。在許多情況下，設計人員盡量減少噪聲源（尤其是電源軌上的噪聲）至關重要，因為它會影響敏感的模擬和數字電路。噪聲是幾乎所有系統設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，不在電路設計者的直接控制范圍內，但它也是由電路本身產生的。在許多情況下，設計人員盡量減少噪聲源（尤其是電源軌上的噪聲）至關重要，因為它會影響敏感的模擬和數字電路。結果充其量可能是不穩定的電路性能、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，它會導致整個系統故障，或者頻繁或間歇性的性能問題，這兩種情況都很難調試。結果充其量可能是不穩定的電路性能、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，它會導致整個系統故障，或者頻繁或間歇性的性能問題，這兩種情況都很難調試。開關 DC/DC 穩壓器及其輸出軌存在兩個主要噪聲問題：紋波和輻射噪聲。電路中產生的噪聲受電磁兼容性 (EMC) 監管要求的約束，并且必須低于各種頻段的指定水平。開關 DC/DC 穩壓器及其輸出軌存在兩個主要噪聲問題：紋波和輻射噪聲。電路中產生的噪聲受電磁兼容性 (EMC) 監管要求的約束，并且必須低于各種頻段的指定水平。設計人員面臨的挑戰是了解內部來源的噪聲及其來源，然后“將其設計出來”或以其他方式減輕它。本文將使用設計人員面臨的挑戰是了解內部來源的噪聲及其來源，然后“將其設計出來”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 穩壓器來討論最小化穩壓器噪聲問題的選項。的 DC/DC 穩壓器來討論最小化穩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）。雖然本質上不是隨機的，但它仍然是影響系統性能的噪聲表現。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字 IC 通常不是問題，但對于在 3 伏以下運行的較低電壓數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，這就是此類設備的電源抑制比 (PSRR) 規格至關重要的原因。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）。雖然本質上不是隨機的，但它仍然是影響系統性能的噪聲表現。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字 IC 通常不是問題，但對于在 3 伏以下運行的較低電壓數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，這就是此類設備的電源抑制比 (PSRR) 規格至關重要的原因。圖 1：DC 軌上的紋波是穩壓器開關動作的結果，會影響電路的基本性能或精度結果。（圖片來源：Monolithic Power Systems, Inc.）圖 1：DC 軌上的紋波是穩壓器開關動作的結果，會影響電路的基本性能或精度結果。（圖片來源：Monolithic Power Systems, Inc.）DC/DC 穩壓器的開關動作也會輻射射頻 (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。根據開關轉換器的不同，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 穩壓器的開關動作也會輻射射頻 (RF) 噪聲。