低噪声电源的秘密揭秘降压转换器与开关电源的无声对话

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  • 2025年04月24日
  • 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? 开关稳压器中的输出噪声取决于多种因素,如峰值电感电流、负载电流、开关稳压器拓扑、控制环路技术、输出容量大小及特性以及元件值布局

低噪声电源的秘密揭秘降压转换器与开关电源的无声对话

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?

开关稳压器中的输出噪声取决于多种因素,如峰值电感电流、负载电流、开关稳压器拓扑、控制环路技术、输出容量大小及特性以及元件值布局。凌力尔特提供了许多适用于不同负载范围内(从轻到重)且能够保持低于10mV峰峰值噪声水平的产品。

对于开关模式转换器来说,其效率在轻负载时难以达到高水平,因为控制电路消耗和开关功率损耗占总功率预算比例较大。这一点被凌力尔特获得专利的一种自动突发模式技术所克服,该技术使得即便在轻负载下也能保持高效率。这种方式是在输出处于稳定状态时关闭非必要的组件,但仍然让主动比较器监控,以便在出现下降时迅速重新打开控制路径。当负载增加时,转换器将自动从突发模式切换到PWM工作之间进行切换,而当负载减少时则相反。

采用LTC3103作为示例,它具有一个自动突发模式操作选项,如图1a所示。该设备不仅可以在5V输入与2.2V/100μA小型化加载条件下显示80.3%之超高效率(如图1b),而且其突发模式下的静态当前极低,只有1.8μA。

市场上很多其他产品都宣称拥有超级微弱静态当前和卓越性能,但他们在同样条件下的实际表现往往远不如LTC3103。我们的数据表明,即使是在极端轻度加载情况下,这些竞争品比LTC3104-XXBY-LX/LT3030-Q1等竞品更差30%-50%左右。此外,他们可能无法匹配相同或接近相同loading conditions下的最佳频繁刷新时间段(FFT)。

对于那些对长期系统运行时间至关重要的情况而言,更为关键的是确保系统能够维持最佳性能,不论其目前是否处于某个具体应用场景中。在这个意义上,有些设备设计师倾向于选择那些既支持精细调节又能处理潜在地发生变化的事实世界环境中的可靠性的产品。

虽然使用一种名为“force continuous mode”的策略可以显著降低随机信号干扰,从而进一步减少来自模拟信号源引起的心跳纹波,此做法会牺牲一些额外能源利用来完成任务。而如果要改进瞬间响应能力,那么就需要调整参数以提高系统灵活性,并允许它根据需求进行自我调整。此外,对用户来说,了解如何有效地管理这些复杂网络结构,以及如何确保所有连接点都是安全可靠,是非常关键的一步——尤其是在涉及敏感信息传输或对准确度要求极高的情况下。

最后,要注意的是,在开发过程中遵循一个严格测试计划,可以帮助工程师识别出任何潜在的问题并快速修正,因此提高整体系统性能,同时也是很重要的一步。如果你正在寻找那种既保证了零故障,又具备高速数据传输能力,而且成本还合理的话,那么这就是你应该考虑的一个选项——但记住,你需要仔细评估每个选项,以找到最符合你的具体需求和资源限制的地方去部署你的项目资源。在这方面,一旦确定了正确的工具,你就已经迈出了成功之旅的大步,而真正决定你走向成功还是失败的地方,就是关于如何用这些工具来最大限度地提升你的生产力,并创造出真正有价值的人类价值的事情。你想知道哪种方法最有效吗?