现实中的电源抑制比(PSRR) - 第四部分

安森美半导体 2020-08-26 00:00 1635浏览 0评论 0点赞

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继续我们有关低压降稳压器(LDO)PSRR的系列文章，请查看我们以前的博客以回顾-什么是PSRR？ -第三部分和第四部分一样，我们将继续讲解LDO的行为及其有趣的参数。

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第一部分 什么是LDO噪声

第二部分 什么是积分噪声

第三部分 什么是PSRR？

在当前的文章中

我们将从实际的角度关注电源抑制比(PSRR)。它可帮助将数据表编号与示波器测量值连接起来。

首先，必须说的是，在每个电子系统中（即使只有线性稳压器），如果存在多个负载点，则可能会产生输出电压纹波，并可能影响其他部件。

因此，让我们在实际测量中讲解PSRR。数据表上显示的PSRR是测量的输入和输出电压纹波之间的比率。

如果牢记一些规则，则测量本身相对简单。

低压降(LDO)稳压器应由干净的直流电源供电，带有耦合的正弦波纹波电压。

输出负载应严格电阻，以防止电子负载与LDO稳压器之间互相影响。

必须谨慎选择纹波电压幅值，以使LDO保持稳定并具有足够的电压裕量。例如，当VIN=3.6V和VOUT=3.3V时，AC信号的幅值不能为300mV，因为LDO处于压差状态，只是将输入纹波传递到输出。

例如，在图1中，请参见安森美半导体LDO NCP163和NCP161的PSRR图表。相似的图表广泛用于整个半导体行业的许多LDO数据表中。该实际示例显示了达10 MHz频率范围内的PSRR。

对于我们的案例研究，我们标记了两个点，如下图的时域中所示-1kHz和100kHz。

1kHz是数据表电气特性表中PSRR规范的最常见频率，而100kHz是许多DC-DC转换器工作的区域。

图1. NCP163和NCP161和PSRR图表

在点1，PSRR约为90dB，这意味着输入纹波被衰减了约32,000次。

下图是针对200 mVpp的输入电压纹波而捕获的，这意味着LDO输出上的纹波仅为6 uV，且不可能在示波器上看到它。如图2所示-一条直线。

图2. 1kHz的示波器图–两个器件的PSRR均约90dB

图3中的情况显示了在100kHz频率下会发生什么。从图1中我们可以看出，两个器件的PSRR都远低于90dB，并且两者之间存在很大差异。

仔细研究时域，例如，应用要求输入电压纹波低于1mVpp。NCP161处于临界点，而NCP163满足要求有很大余量，纹波峰峰值低于200uVpp。

图3. 100kHz的示波器图–PSRR有很大不同

如图1-3所示，电气表中的PSRR参数是一个单独的数字，不足以决定其在设计应用中的适用性。系统工程师必须考虑输入电压纹波频率，并在所需的位置检查PSRR图表。

应该仔细匹配在MHz范围内的现代DC-DC转换器开关和LDO，以提供最佳性能。大多数LDO数据手册都将PSRR指定为仅1kHz，并会提高高值以获得良好的性能，但由于在较高频率范围内的性能较差，它们可能不足以作为DC-DC后置稳压器。

因此， 考虑应用条件并选择合适的LDO非常重要 。安森美半导体在我们所有的数据表中都提供了类似图1的图表，因此客户可以找到必要的信息来完成他们的设计。

最后，让我们看看DC-DC转换器结合LDO如何在系统方案中一起发挥作用。FAN2356被选作DC-DC转换器。它具有高达96％的能效和高达1.5MHz的可调开关频率。

在我们的示例中，开关频率设置为500kHz。后稳压器LDO是NCP163，它是具有超低噪声输出的高PSRR LDO。DC-DC转换器的输出电压为3.6V，LDO输出为3.3V。基于此，电压裕量为300mV，LDO负载电流为250mA。

在图4中，我们可看到黄色迹线DC-DC输出电压，蓝色迹线LDO输出电压。两条迹线的垂直刻度均设置为30mV/div，以易于比较LDO的影响。

图4. DC-DC转换器及LDO后稳压器

我们可清楚地看到DC-DC输出的大尖峰和纹波电压，这可能会引起对电源敏感的器件出现问题。

LDO输出更加清晰和稳定。纹波减小到mV范围，尖峰抑制到〜30-40mV。凭借这种性能，输出电压可用于为各种电源敏感型应用供电。

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