負線性穩壓器在1MHz下具有0.8μV RMS噪聲和74dB電源抑制比

2020-11-21 騰訊網

低壓差（LDO）線性穩壓器廣泛應用於噪聲敏感型應用已有數十年了。然而，隨著最新的精密傳感器、高速和高解析度數據轉換器（ADC和DAC）以及頻率合成器（PLL/VCO）不斷向傳統的LDO穩壓器提出挑戰，以產生超低輸出噪聲和超高電源紋波抑制（PSRR），噪聲要求變得越來越難以滿足。例如，在為傳感器供電時，電源噪聲會直接影響測量結果的準確性。開關穩壓器通常用於配電系統，以實現更高的整體系統效率。為了構建低噪聲電源，LDO穩壓器通常會對噪聲相對較高的開關轉換器的輸出進行後級調節，而無需使用龐大的輸出濾波電容。LDO穩壓器的高頻PSRR性能變得至關重要。

2015年推出的LT3042是業界首款在1MHz下僅有0.8μVrms輸出噪聲和79dBPSRR的線性穩壓器。兩款類似的器件LT3045和LT3045-1可提供更高的額定值和附加功能。所有這些器件都是正LDO穩壓器。當系統具有雙極性器件（例如運算放大器或ADC）時，必須在極性電源設計中使用負LDO穩壓器。LT3094是首款具有超低輸出噪聲和超高PSRR的負LDO穩壓器。表1列出了LT3094及相關器件的主要特性。

典型應用

LT3094具有精密電流源基準，後接高性能輸出緩衝器。負輸出電壓可通過流過單個電阻的-100 A精密電流源進行設置。這種基於電流基準的架構可提供寬輸出電壓範圍（0V至-19.5V），並提供幾乎恆定的輸出噪聲、PSRR和負載調節，與設置的輸出電壓無關。圖1顯示了一個典型應用，演示板如圖2所示。整體解決方案尺寸大約僅為10mm×10mm。

圖1. 3.3V輸出低噪聲解決方案

圖2.演示電路顯示了一個-3.3V微型解決方案

表1.LT3094和低噪聲LDO的特性

LT3094具有超低輸出噪聲，在10Hz至100kHz範圍內為0.8 Vrms，並且在1MHz時具有74dB超高PSRR。此外，LT3094具有可編程電流限制、可編程電源良好閾值、快速啟動功能和可編程輸入至輸出電壓控制（VIOC）。當LT3094對開關轉換器進行後級調節時，如果LDO穩壓器輸出電壓可變，LDO穩壓器兩端的電壓將通過VIOC功能保持恆定。

LT3094通過內部保護功能避免器件損壞，包括具有折返功能的內部限流、熱限制、反向電流和反向電壓保護。

直接並聯實現更高的電流

LT3094可以輕鬆並聯以增加輸出電流。圖3顯示了使用兩個並聯的LT3094實現1A輸出電流的解決方案。為了使兩個器件並聯，將SET引腳連接在一起，並在SET引腳和地之間放置一個SET電阻RSET。流過RSET的電流為200 A，是單個器件中SET電流量的兩倍。為了獲得良好的均流特性，LT3094的每個輸出都使用一個20mΩ的小鎮流電阻。

圖3.兩個並聯LT3094的原理圖

圖4顯示了圖3中電路的熱性能，其中輸入電壓為 5V，輸出電壓為 3.3V，運行於1A負載電流下。每個器件的溫度大約升至50℃，表明熱量均勻分布。對於更高輸出電流和更低輸出噪聲，可以並聯的器件數量沒有限制。

圖4.兩個並聯LT3094的熱圖像

具有可變輸出電壓的正負雙電源

電源通常配置由LDO穩壓器進行後級調節的開關轉換器，以實現低輸出噪聲和高系統效率。為了在功耗和PSRR之間保持適當的權衡，LDO穩壓器的輸入和輸出之間的優化電壓差約為-1V。在可變輸出電壓系統中保持這種電壓差很複雜，但LT3094具有跟蹤功能VIOC，即使輸出電壓變化，它也能在LDO穩壓器兩端保持電壓恆定。

（1）

其中VFBX2為0mV，IFBX為83.3 A。將R2設置為14.7kΩ，則對於可變輸出電壓可將VIOC電壓設置為1.23V。電阻R1為133kΩ時，將LT3094的輸入電壓限制為16.5V，則計算如下

（2）

電路在12V輸入下運行的熱圖像如圖6所示。當輸出電壓從±3.3V變化至±12V時，LT3094的溫升保持不變。表2列出了所有三款器件的電壓和電流。圖7顯示了在12V輸入下的±5V電源瞬態響應。

在圖5中，除了LT8582的輸出電容之外，在LT3094的輸入端未放置額外電容。通常，輸入電容會降低輸出紋波，但對LT3094來說並非如此。如果LT3094具有輸入電容，則開關轉換器的開關電流將流過輸入電容，從而導致開關轉換器與LT3094輸出的電磁耦合。輸出噪聲會增加，從而使PSRR降低。如果開關穩壓器位於具LT3094兩英寸的範圍以內，為了獲得最佳的PSRR性能，我們建議不要在LT3094的輸入端放置電容。

圖5.可調節的雙輸出正/負電源具有高紋波抑制和低溫運行性能

圖6.12V輸入下的雙電源熱圖像

圖7：12V輸入、±5V輸出下的雙電源瞬態響應

表2.12V輸入、±500mA負載下的雙輸出正/負電源的電路性能

結論

LT3094是一款具有超低噪聲和超高PSRR的負LDO穩壓器。它採用基於電流基準的架構，可使噪聲和PSRR性能獨立於輸出電壓，多個LT3094可以輕鬆並聯，以增加負載電流並降低輸出噪聲。當LT3094用於對開關轉換器進行後置調節時，VIOC功能可以最大限度地降低LDO穩壓器的功耗，使其成為可變輸出電壓應用的理想選擇。

作者：MollyZhu

來源：ADI

聲明：本文由作者原創，文章內容系作者個人觀點，電子發燒友網轉載僅作為傳達一種不同的觀點，不代表電子發燒友網對該觀點的贊同或支持，如有異議，歡迎聯繫電子發燒友網。

更多熱點文章閱讀

相關焦點

  • 負線性穩壓器在 1 MHz 下具有 0.8 μV RMS 噪聲和 74 dB 電源抑制比
    低壓差 (LDO) 線性穩壓器廣泛應用於噪聲敏感型應用已有數十年了。然而，隨著最新的精密傳感器、高速和高解析度數據轉換器 (ADC 和 DAC) 以及頻率合成器 (PLL/VCO) 不斷向傳統的 LDO 穩壓器提出挑戰，以產生超低輸出噪聲和超高電源紋波抑制 (PSRR)，噪聲要求變得越來越難以滿足。例如，在為傳感器供電時，電源噪聲會直接影響測量結果的準確性。
  • 線性穩壓器具 2nV/√Hz 噪聲和 120dB 電源抑制
    RF 放大器需要無噪聲電源，因為這類放大器缺乏抑制電源變化的能力，而且穩壓器變化將以不想要的邊帶信號形式出現，降低了信噪比。低噪聲放大器和模數轉換器 (ADC) 不具備無限大的電源抑制能力，穩壓器輸出越乾淨，性能就越高。上面僅列舉了幾種需要線性穩壓器提供無噪聲電源軌的例子，那麼怎樣才能確保穩壓器按規定運行呢?
  • 解析線性穩壓器LT3083卓越的AC和DC性能
    一個精確的電流源連接到放大器的非負輸入，輸出驅動一個大的NPN傳遞組件，然後再連接至放大器的負輸入，以提供單位增益。給年資久遠的線性穩壓器器件引入這一小小的改變之後，會在通用性和性能方面產生巨大的好處。
  • 用於精密測試和測量系統的雙極性電源解決方案
    本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201912/408445.htm例如，在1 MHz下5 mV紋波的開關電源軌需要通過LDO穩壓器和ADC供電特性的組合來實現60 dB或以上的電源電壓抑制比(PSRR)，從而將ADC輸出端的開關紋波減少到5 μV或更低。對於18位的高解析度ADC，這只是LSB的一個零頭（從而不會對LSB產生影響）。
  • Dialog公司推出具有最低絕對噪聲和最高電源抑制比性能的 可配置多...
    ）產品SLG51000，提供行業領先的低壓差線性（LDO）穩壓器性能。與市場上任何可編程多通道LDO相比，SLG51000具有最高的電源抑制比（PSRR）和最低的輸出電壓噪聲，使其成為高端相機和傳感器系統的理想電源選擇。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201905/400579.htm系統電源設計人員在設計先進傳感器系統或高端相機模塊時，面臨嚴格的噪聲限制。
  • 採用ADP5070的低噪聲、雙電源解決方案為單電源系統中的精密雙極性...
    由於AD5761R內在的噪聲抑制能力，0.1 Hz至10 Hz的輸出噪聲測量結果之間沒有觀察到明顯的差異。當使用附加LDO時，AD5761R輸出噪聲大為改善，其性能與基線測量結果相當。　　對於交流性能測試，AD5761R在本文說明的所有電源配置下都達到了數據手冊所述的性能規格。
  • 好文共享:理解低壓差穩壓器,實現系統優化設計
    圖8顯示了ADM7172以3.75 A/μs的變化速率對1 mA至1.5 A負載瞬態的響應曲線。1.5 μs的0.1%恢復時間和最小振鈴表明其具有良好的相位裕量。圖8. ADM7172負載瞬態響應。400 ns內產生1 mA至1.5 A的負載階躍（紅線）。
  • 低壓差線性穩壓器的使用技巧
    利用前置穩壓器提高LDO輸入電壓的電路如圖1所示。電路中採用一片由美國Micrel公司生產的MIC29150一12型低壓差線性穩壓器，其最高輸入電壓為+26V，輸出為+12V／1A。前置穩壓器由達林頓管VT，電阻R1和R2、25V／200mW的穩壓管VDz構成。達林頓管的電流放大係數約為1000倍即可。R1為穩壓管的限流電阻，R1、R2還作為達林頓管的基極偏置電阻。
  • 精密性能Max,這款雙極性電源解決方案你得了解
    在這些應用中實施低噪聲電源解決方案可能導致PCB尺寸比期望的大，和/或由於過度使用LDO穩壓器或濾波器電路而導致效率變差。例如，在1 MHz下5 mV紋波的開關電源軌需要通過LDO穩壓器和ADC供電特性的組合來實現60 dB或以上的電源電壓抑制比(PSRR)，從而將ADC輸出端的開關紋波減少到5 μV或更低。
  • 提高輸出電流還能均勻散熱,這款穩壓器你值得擁有~
    在高功率密度和低輸出電壓條件下，散熱問題上升為首要設計考慮因素，尤其是對於低噪聲應用中的線性穩壓器而言。並聯LDO穩壓器可以提高電源電流並減少散熱，從而降低任何特定元件的溫升幅度以及所需的散熱器件尺寸和數量。
  • 電源紋波的測量和抑制
    圖3為電源紋波測試的連接框圖。　　為了使抑制電源紋波的效果更直觀明顯，先將SD-100C-5的濾波電路短接，測量其輸出電壓的紋波。從圖4中可以得到，電源紋波大致為85.6mVpp，有效值為48.2mVrms。
  • MSK5101系列大電流低壓差穩壓器及其應用
    該器件具有＋3V、＋5V、＋12V和可調電壓輸出。最小壓差只有350mV，同時具有高效率和低功耗特性。文中介紹了MSK5101的主要特徵及應用方法。按管腳的連接方式分，有三端式集成穩壓器和多端式集成穩壓器。按製造工藝分，有半導體集成穩壓器、薄膜混合集成穩壓器和厚膜混合集成穩壓器。而在線性集成穩壓器方面，則以低壓差、大電流、小體積的發展比較迅猛。ＭＳＫ５１０１是美國ＭＳＫｅｎｎｅｄｙ公司研製的一種新型低壓差、大電流、低功耗線性穩壓器，它有＋３Ｖ、＋５Ｖ、＋１２Ｖ和可調輸出。
  • dBm,dBmV 和 dBμV 的轉換——附功率換算表!
    而有線電視(CATV)系統工作在 75Ω環境下。dBmV 和 dBµVCATV 系統的測量一般以電壓為參考，以 dBmV 或dBµV 為單位進行測量。按照標準定義，dBmV 是以 1mVrms 為參考，輸出電壓(Vout)以 mVrms 為單位進行測量 (EQN1)。
  • 提高極低壓差穩壓器輸出電流,用並聯實現均勻散熱
    在高功率密度和低輸出電壓條件下，散熱問題上升為首要設計考慮因素，尤其是對於低噪聲應用中的線性穩壓器而言。並聯LDO穩壓器可以提高電源電流並減少散熱，從而降低任何特定元件的溫升幅度以及所需的散熱器件尺寸和數量。本文說明如何將3 A LT3033極低壓差穩壓器(VLDO)並聯產生3 A以上電流並改善散熱情況。利用LT3033的內置輸出電流監測功能可以簡化並聯電路的設計，實現均流。
  • 將負極性穩壓器「翻轉」實現單電源雙極性供電
    儘管單電源「軌到軌」運放的選擇範圍越來越大，但設計輸出級電路到0V的唯一方法仍然是要使用負極性電源，並且將一直不變。這一無法更改的事實在簡單的電池供電應用中非常令人棘手。本設計實例提供了一種最簡化且帶點技巧的解決方法，這種方法僅使用單個「傳統的」穩壓器，適用於不要求對稱電源的情況，一些特殊的限制可以接受。
  • 低壓差(LDO)調節器的噪聲源
    但是，如果該開關電源為RF鎖相環(PLL)供電，結果可能大不相同。為了成功設計一個魯棒的系統，了解噪聲源、其頻譜特性、降噪策略以及目標電路對該噪聲的敏感程度至關重要。本應用筆記還會力圖澄清電源抑制比(PSRR)與內生噪聲的區別，並且說明如何應用數據手冊中每個參數的規格。
  • 工農直流電源穩壓器高壓直流穩壓電源
    直流電源穩壓器DLC6000系列程控直流電源具有恆壓、恆流模式輸出，可自動交叉變換。本電源還增加了恆壓值、恆流值、過壓保護值的預設定和查看功能。本系列產品還是一種理想的直流穩壓電源，也可廣泛用於工廠、學校、研究所、實驗室及國民經濟各部門。
  • 現代分布式電源架構的關鍵技術解決方案
    在德州儀器白皮書「使用中間總線架構提高系統效率」中，作者RaisMiftakhutdinov列出了以下需要考慮的要求和參數，其最重要的目標是低成本前提下的高效率和高功率密度： 效率： 96 to 97%（典型值） 功率密度： 》250 W/in3 成本： 每瓦特0.10到0.20美元 輸入電壓範圍： 對於伺服器和存儲設備是
  • 為什麼單片機高電平多為5V和3.3V,沒有獨立電源的情況下怎麼互轉?
    數據在內部就是2進位的0和1，比如說要存儲一堆數據，它只能是無數個0和1的組合，存到內存單元裡面，就像把東西放到商場存物柜子一樣，一個柜子放一個客戶的東西，一個內存單元（8位）存一個字節（8個0和1）的數據，這樣數據是按每8位存的，因此就按它作為計算單位了。由於8位0和1組合是有限的，但要表示的數據卻是巨大的，因此以2的10次方1024約為1000（記作1K)為基本的換算數量級。
  • 電源調製比揭秘:PSMR與PSRR有何不同?
    摘要 許多雷達系統要求低相位噪聲以最大限度抑制雜波。高性能雷達需要特別關注相位噪聲，導致在降低頻率合成器的相位噪聲和表徵頻率合成器部件的相位噪聲方面投入了大量的設計資源。 大家知道，為實現低相位噪聲性能，尤其是超低相位噪聲性能，必須使用低噪聲電源才能達到最佳性能。