探索开关电源的奥秘低噪声降压转换器静音功力无穷深
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考虑的因素。但是,如果我们同时需要高效率和低输出电压噪声呢?单一芯片解决方案是否足以提供两者的结合?
要了解开关电源基础知识入门,我们必须认识到开关模式转换器中的输出噪声取决于多种因素,如峰值感应电流、负载电流、开关拓扑、控制环路技术、输出容量尺寸以及元件选择与布局。凌力尔特提供了一系列产品,它们在整个负载范围内都能保持低于10mV的峰值噪声水平。
尽管如此,对于开关模式转换器来说,即使在轻负载情况下也很难达到高效率,因为控制信号和开关功耗占据了较大的功率预算。凌力尔特获得专利的一项突发模式技术允许即使在轻负载时也能实现高效率。这项技术通过关闭非必要的环路但保持比较器主动监控,以便当输出开始下降时迅速重新打开控制环路。
LTC3103是一款具有自动突发模式选项的事例,如图1a所示。在5V输入和2.2V100μA负载条件下,该晶体管以80.3%的效率工作,这对于一个轻微负荷来说非常令人印象深刻(见图1b)。市场上许多其他晶体管宣称其超低静态电流和高效率,但是在相同条件下的实际表现往往不如LTC3103。
此外,随着负载减小而进入突发模式,虽然可以精确调节平均输出,但由于控制环路导通点与断点之间存在迟滞,从而导致更高次谐波噪声(见图2a-2b)。
为了进一步理解这种设备性能,可以查看LTC3103在突发模式下的输出噪波形(见图3),显示出10mV至12mV范围内。如果这仍然不足够,可以选择瞬间切换至连续强制工作状态以最大限度降低噪音。此外,由于MODE引脚可直接操控工作状态,因此可以根据应用需求快速调整。
总之,无论是要求“足够低”的轻微影响还是任何加载情况下的最佳性能,都有各种各样的系统设计选项。从无需额外过滤组件就能够提供极佳性能的一级线性稳压器,再到集成后的单芯片解决方案,以及带或不带后置稳定化的小型化铁氧磁珠基于感应原理激励者设计——凌力尔特为用户提供了广泛且灵活的情报来源来简化寻找最佳解答过程,并允许用户根据具体需求进行调整。