探秘电源网官网论坛揭秘低噪声降压转换器的多样面纱
在本系列的第一部分,我们探讨了线性稳压器,特别是如何通过它们实现最低的输出噪声。在第二部分,我们专注于集成后线性稳压器的电荷泵解决方案。这些前面的例子中,电路效率并不是优先级最高的因素。但是,如果同时需要极低的输出电压噪声和高效率呢?单一芯片是否能够提供这两者?
要了解这一点,我们必须考虑许多因素,如峰值电感电流、负载电流、开关稳压器拓扑、控制环路技术、输出容量大小和特性以及元件值和布局。凌力尔特提供了大量设备,无论负载电流或输入功耗范围内,都能提供超过10mV峰-峰价值的极低噪声水平。
对于开关模式供货商来说,当转换器负载较轻时,获得高效率几乎是不可能的事,因为控制系统损耗与开关损耗相比,在轻负载下占据更大的比例。此外,由于输入功率限制,不同类型转换器之间存在最大化效率的一些差异。
然而,对于那些寻求最佳性能的人来说,有一种方法可以提高效率,即使用自动突发模式,这种模式允许转换器即使在轻微负载的情况下也能保持高效。这种方式涉及在输出处于稳定状态时关闭非必要组件,但保持主动比较监控,以便当输出开始下降时快速打开控制系统。这有助于减少无用的功耗,并确保随着负载增加而自动切换到PWM工作模式,从而进一步提高整体效率。
LTC3103就是这样一个具有自动突发模式操作选项的一个示例,如图1a所示。在5V输入和2.2V, 100μA加载条件下的测试结果显示,即使在轻微加载情况下,其效果仍然非常出色,达到了80.3%(见图1b)。
市场上有一些竞争产品,它们宣称拥有超低静态当前和卓越性能,但实际上,它们在轻型加载条件下的表现远不如LTC3103。我们鼓励您将这些数据与其他竞品进行对比,您会注意到我们的产品在相同loading条件下的优势明显,比如25%至45%之多。
虽然突发模式可以节省能源并提高整体性能,但它也有其缺点。当转换器从突发模式切换到PWM工作时,将会出现更多次谐波噪声。此外,由于每次打开或关闭控制系统期间存在一定延迟,因此可能导致更高次谐波噪声水平。
为了证明这一点,让我们比较两个不同loading情况下的纹波图:恒定频率开关(见图2a)与突发模式(见图2b)。由于其卓越性能,LTC3103已经被改进以提供更好的响应时间,使得其适用于各种应用程序,而不仅仅是在传输数据或进行敏感测量的时候要求最小化噪声的情况。
如果您需要尽可能降低偶数次谐波噪声,可以选择强制连续操作,这样做虽然牺牲了一定的能源利用能力,但对于某些应用来说这是可接受的。如果您的需求包括为所有用户创建最完美的声音环境,那么这样的折衷策略就是理想选择之一。而且,即使启动了强制连续操作,该模块也将能够根据需要迅速返回至PWM状态,以保证最佳声音质量,同时保持灵活性以适应不同的应用场景需求。
最后,不幸的是,没有任何现有的解决方案既能满足所有用户,也能符合所有标准。但是,有几个方法可以帮助创造出最佳声音环境:
首先,您可以选择使用集成式10mA LDO来增强音频信号处理过程中的清晰度,这样就不会因为音频信号过滤而丢失重要细节。或者,您还可以采取措施减少一切干扰源对您的耳朵造成影响的一举一动,从简单地调整放大机参数到安装额外隔绝材料都是一种有效策略;
还有,更为复杂的手段也可行,比如采用物理隔离层来防止来自室内其他设备产生的声音污染进入房间,或通过精心设计房间内部结构来最大限度地吸收回音,从而创造出一个更加沉浸式、高质量的声音体验;
当然,最终目标应该始终是找到那条平衡曲线,它既让听众感到舒适,又不妨碍他们听到想要听到的话语——哪怕是在充满干扰的地方也不例外。这意味着你必须知道你的听众,他们希望听到什么,以及他们愿意承受多少程度上的背景嘈杂才能享受到音乐带来的乐趣。