电气自动化说白了是让设备智能运转低噪声电源有多种类型降压转换器

  • 学术交流
  • 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,旨在实现最低的输出噪声性能。在第二部分,我们深入分析了集成后线性稳压器的电荷泵解决方案。这些前面的例子中,电路效率并非优先考虑。但是,如果我们既要低输出电压噪声,又要高效率呢?单一芯片解决方案是否能同时提供这两者的最佳表现? 低噪声降压型开关稳压器,其输出噪声受到诸多因素影响,包括峰值电感电流、负载电流、开关稳压器拓扑结构、控制环路技术

电气自动化说白了是让设备智能运转低噪声电源有多种类型降压转换器

在本系列的第一部分,我们探讨了线性稳压器,旨在实现最低的输出噪声性能。在第二部分,我们深入分析了集成后线性稳压器的电荷泵解决方案。这些前面的例子中,电路效率并非优先考虑。但是,如果我们既要低输出电压噪声,又要高效率呢?单一芯片解决方案是否能同时提供这两者的最佳表现?

低噪声降压型开关稳压器,其输出噪声受到诸多因素影响,包括峰值电感电流、负载电流、开关稳压器拓扑结构、控制环路技术、输出容量尺寸和特性以及元件值和布局设计。凌力尔特公司提供多种产品,在整个负载范围内都能保持极低的10mV级别峰峰值输出噪声水平。

对于开关模式功率转换,在轻负载时难以达到高效率,因为控制电路和开关功耗相较于较重负载下更占据预算比例大。此时,凌力尔特专利自动突发模式技术就显得尤为重要,它允许即使在轻负载状态下也能保持高效率。这种方法是在主动监控输出的情况下关闭不必要的电子元件,以便在检测到任何可能开始减少的情况迅速再次激活控制系统。当负载增加时,将自动从突发模式转换至PWM工作模式;反之亦然,当负载减小时,从PWM操作转换回突发模式。这一过程通常在100毫安以下完成。

使用LTC3103示例应用程序具有自动突发模式操作选项,如图1a所示。该设备的一些效率与不同输入和加载条件下的关系如图1b所示。在5V输入情况下,并且有2.2V/100微安加载情况下,该设备采用突发模式可达80.3%的高效率,这一点令人印象深刻。

市场上许多竞争产品都宣称拥有超低静态当前和高效率,但它们往往无法与LTC3103在轻负载下的确切数据进行比较。在对比这些数据后,你会注意到两点:我们的数据表明,在相同加载条件下的他们通常显示出25%-45%更好的启动响应时间,而我们的图形显示出了更细致分辨力的结果,对于那些需要精确调节平均输出而不会出现过大的纹波幅度的小规模应用来说,这一点至关重要。

当进入突发模态并且将其变为每个周期均打开(恒定频段)的PWM工作方式时,即使是在PWM工作方式中的输出噪声也是非常低,只依赖于感应通道中发生的事务以及传递给它的一组容量大小。此期间,由于控制路径间歇性的打开及关闭以节省能源,这样做虽然可以准确地调节平均输送但由于导通点及断绝点之间存在一定延迟导致纹波幅度增大进而引起次谐波干扰增加,如图2a及图2b所示。

然而,有时候答案是肯定的,即若你需要一种能够提供尽可能接近零静态当前并且仍然能够有效运行无论何种外部环境或需求变化的情景,那么某些选择就必须被评估。如果你正在寻找一个完全不受外界干扰或振荡影响,而且只需偶尔处理敏感信息或测量信号那样的特殊场合,那么瞬间切换至连续工作模态就是一个很好的选择。而如果这一切都会为了几秒钟甚至几分钟短暂提高性能付出代价的话,那么整体系统性能损失将极其有限,不足以产生任何重大影响。你应该记住,即使启用强制连续模态并且持续充满足要求,此状态也会随着输入至最高端口差降低而自然返回到最优化配置——每个周期一次快速开放(恒定频段)的PWM功能形式中去进行运行,以此来最小化最大限度地降慢振荡信号产生出的总共成本,并通过调整变换机制来平衡与提升各方面能力,无论是对全新的初始构建还是对现有的改良版本都是如此有效。

因此,可以认为真正意义上的“经济”、“安全”、“舒适”等概念并不仅仅是一种情绪反应或者纯粹基于直觉决定,而是一个复杂过程涉及大量不同的因素,每个决策者根据自己的经验判断如何权衡资源投入与期望获得回报之间的关系。这同样适用于作为生活领域核心元素之一的人类社会文化活动,它们经常被视作人类文明发展的一个标志性指标。

因此,让我们回到最初的问题:对于那些追求完美结合一切优势—即最高质量标准、高生产力、高灵活性、高耐久性以及兼顾所有潜在地相关风险—的人来说,他们应当如何做出正确决策?这是一个挑战,因为没有简单直接答案。不幸的是,没有一种普遍接受的心理学理论已经成功预测人们将如何行动,所以我们只能依靠经验教训,以及观察其他人行为来指导自己走向正确方向。

不过,一旦发现了正确路径,就可以利用这些知识去改善未来决策,使得这个循环不断推进下去,创造更加完美的地方。

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