使用超低噪声LDO稳压器提供清洁电源.docx

使用超低噪声1.DO稳压器提供清洁电源尽管1.DO稳压器通常是任何给定系统中成本最低的组件之一，但从成本/收益角度来看，它通常是最有价值的组件之一。除了输出电压调节之外，1.DO稳压器的另一项关键任务是保护昂员的卜游负载免受电压瞬变、电源噪声、反向电压、虫流浪涌等恶劣环境条件的影响。简而言之，它的设计必须坚固耐用，并包含在保护负载的同时吸收环境惩罚所需的所有保护功能。许多低成本1.DO线性稳压器没有必要的保护功能,因此会出现故障，不仅会损坏稳压器本身，还会损坏下游负载.1.DO稳压器与其他稳压器可以通过多种方法实现低压降压转换和调节。当今一代快速、高电流、低电压的数字1C,如FPGA,鸵、CEU、磔和AS1.C,对为内核和I/O通道典的电源提出了更严格的要求，传统上，由于虫直至缺乏必要的输出电流和瞬态响应，闪此已使用高效的组罐压器为这些设备供电。然而，切换器存在潜在的噪声干扰问题，有时它们具有缓慢的瞬态响应和布局限制。因此，1.DO；稳压器是这些应用以及其他低压系统的替代方案。由最近的产品创新和功能增强,1.IM）稔压器提供了一些性能优势，使其更受欢迎。此外，在为噪外被感的模拟/RF应用供电时（通常在测试和测量系统中发现，其中机器或设备的测量精度需要比被测量实体好几个数量级），1.DO稳压涔通常比其开关对应物更受欢迎。低噪声1.Do稳压器为各种模拟/RF设计提供动力，包括频率合成器（P1.1.VC0）.RF混频器和调制器、高速和高分辨率数据转换罂以及精密传磨器。1.DO设计挑Itt一些IC（例如运放大涔和仪改放火器）以及数据转换器（例如数模转换量（DAC）和模数转换器（ADC）被称为双极性因为它们需要两个输入电源：一个正极和个负极。正轨通常由正电压基准供电,或者更好的是，由线性或低压差稳压器供电.负轨传统上由负开关稔压器或逆变器供电.然而，基丁电感的开关很容易符噪声引入系统。随着负稳压器的出现，使用负UM）稳压器为负系统供电轨供电并利用1.DO稳压器的所有特性（无电感、低噪声、更高PSRR,快速瞬态响应、防弹保护）已变得有利。较旧的老式1.I）O稳压器的PSRR和噪声性能要差得多，虽然它们仍可用于创建这些类型的群音电源，但将系统组合在起需要大量额外的组件、电路板空间和设计时间。这些额外的组件也会根据其特性（寄生曳阻等）时功率预算产生不利影响。对于使用运算放大器、M或其他值号链组件的客户来说，还有另一个具有挑战性的系统性能特性：这些IC没有无限的电源抑制能力，更糟糕的是，在高频时电源抑制能力可能会显着降低。过去，这意味着在板上使用额外的过戏组件，从而增加了解决方案的尺寸。此外，如果设计人员试图获得更而的精度，如果稳压器电源噪声过大，可能会导致更多麻烦，这会导致测量场景中出现不必要的变化。许多符合行业标准的线性稳压器使用单电源执行低压差操作，但大多数无法实现极低电压转换与低输出噪声、宽输入/输出电压范圉和广泛保护功能的结合。PMOS1.DO稳压器实现了压差并在单电源上运行，但在低输入电压下受到传输晶体管的VGS特性的限制，并且它们缺乏高性能稳压器提供的许多保护功能。基于NMOS的器件提供快速瞬态响应，但需要两个电源来偏置器件。NPN稳压器提供宽输入和输出电压范围，但它们需要两个电源电压或具有更高的压差。相比之下，通过适当的设计架构，PNP稔压器可以实现低压差、高输入电压、低噪声、商PSRR和具有防弹保护的极低电压转换，并且所有这些都来自单电源凯。为获得最佳整体效率，许多高性能模拟和射频电路由1.DO稳压器供电，后者对开关转换器的输出进行后调节。这需要在1.DO稳压潺的低输入至输出差分下具有高PSRR和低输出电压噪声。具有高PSRR的1.Do稳压器可轻松过滤和抑制来自开关输出的噪声，而无需笨重的戏波组件.此外，在宽带宽内具有低输出电压噪声的器件有利当今的现代电源轨，其中噪声敏感性是一个关键考虑因素。大电潦下的低输出电压噪声显然是必须具备的规格.新型超低嗓声、超高PSRR1.DO稳压卷很明显，解决本文所述问题的1.DO解决方案应具有以下属性：非常低的输出噪声宽频率范围内的高PSRR低压差操作单电源操作（易于使用和轻松的电源排序挑战）快速瞬态响应时间在宽输入/输出电压范用内工作中等输出电流能力优良的热性能占地面积小为满足这些特定需求，ADI公司推出了其1.T304x系列超高PSRR4超低噪声正1.DO稳压器。逊i成员是互补的1.T3094,它是一款超低噪声、超高PSRR低压差电压5OO11A负线性稳压器。该器件是流行的50011）1.T3045（1.T3042用于200mA）的负版本。1.T3094的独特设计在IOkHz时具有仅为2nV1.1.z的超低点噪声，在IOHz至100kHz的宽带宽内具有0.85MV11ns的集成输出噪声。PSRR性能卓越：低频PSRR在接近4kHz时超过100dB.高频PSRR在2MHz时超过70dB,可降低噪声或高纹波输入电源.1.T3094采用专有的1.DO架构：一个精密电流源基准,后跟一个高性能单位增益缓冲器，从而实现了几乎恒定的带宽、噪声、PSRR和负载调节性能，而与输出电压无关。此外，这种架构允许多个1.T3094并联，以进一步降低噪声、增加输出电流并在印刷电路板（诞）上散布热量。1.T3094在2Y至-20Y的宽输入电压范用内提供高达5OO11A的输出电潦和230InY的压差。输出电压范图为OV至-19.5V,输出电压容差在整个线路、负载和温度范用内具有±2%的高精度。该器件的宽输入和输出电压范围、高带宽、高PSRR和超低噪声性能是为P1.1.、VCo、混频落和1.NA等噪声敏感应用供电的理想选择：极低噪声仪器，例如测试和测量以及高速/高精度数据转换器；医疗应用，例如成像和诊断以及精密电源；和用于开关电源的后巴稳压器。1.T3094采用一个小型、低成本、10件陶,输出电容器工作,该电容器优化了稳定性和瞬态晌应。雎个电皿港对外部精密电流限制（±10%过温进行编程。该罂件的VIOC引脚控制上游稳压罂，以最大限度地降低功耗并优化PSRR。单个SET引脚电容器可降低输出噪声并提供参考软启动功能.防止开启时输出电压过冲。此外，该器件的内部保护电路包括带折返的内部电潦限制和带迟滞的热限制。其他特性包括快速启动能力（在使用大值SET引脚电容器时很有用和电源良好标志（业界第一个具有此功能的负1.DO植压器）具有可编程阈值以指示输出电乐调节。图1：1.T3094典型应用原理图和特性.1.T3094采用耐热增强型12引线、3×3mmDIN和MSOP封装,两者均具有紧凑的占板面积。E级和I级版本有现货供应，工作结温为-40°C至125C.1.T3094需要一个输出电容器以实现稳定性。鉴于其高带宽，建议使用低等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ES1.)陶爱电容器。稳定性需要最小IoHF的输出电容，ESR低于30mQ,ES1.低于1.5nH。号虑到使用单,个10F陶窗输出电容器获得的高PSRR和低噪声性能，较大的输出电容器值只会略微提而性能，因为稳压器带宽会的若输出电容的增加而降低因此，通过使用大于最小IOMF输出电容。尽管如此，较大的输出电容值确实会降低负我瞬态期间的峰值输出偏差。图3：1.T3O94输出噪声性能并行设备的好处通过并联多个1.T3094可获得更高的输出电流。将所有SET引脚和所有IN引脚连接在一起。使用小块PCB走线（用作镇流电阻器）将OUT引脚连接在起，以均衡1.T3091中的电流。还可以并联两个以上的1.T3094,以实现更高的输出电流和更低的输出噪声.输出噪声降低与并联设备数量的平方根成正比。并联多个1.T3094也有助于在PCB上分布热量。对于具有高输入至输出电压差的应用，输入串联电阻器或与1.T3094并联的电阻器也可用于散热。并联电路实现见图4o表1显示了AD1.超高PSRR、超低噪声1.DO稳压器系列的成员。结论正20OmA1.T3042、500mA1.T3045以及现在的新型互补1.T3094500mA负1.IX）提供突破性的噪声和PSRR性能。这些特性，再加上其宽电压范围、低压差、广泛的保护功能/稳健性和易用性，使其非常适合为测试和测出或俣学成像系统中的噪声敏感双极正/负轨供电。凭借其当前基于基准的架构，噪声和PSRR性能保持独立于输出电压。此外，多个器件可以直接并联，以进步降低输出噪声、增加输出电流并在PCB上散布热量。1.T3042.1.T3045和1.T3094在提高应用性能的同时节省门时间和成本.