LDO的行為及其有趣的參數(shù)

繼續(xù)我們有關(guān)低壓降穩(wěn)壓器(LDO)PSRR的系列文章，請查看我們以前的博客以回顧-什么是PSRR？-第三部分和第四部分一樣，我們將繼續(xù)講解LDO的行為及其有趣的參數(shù)。

在當前的文章中

我們將從實際的角度關(guān)注電源抑制比(PSRR)。它可幫助將數(shù)據(jù)表編號與示波器測量值連接起來。

首先，必須說的是，在每個電子系統(tǒng)中（即使只有線性穩(wěn)壓器），如果存在多個負載點，則可能會產(chǎn)生輸出電壓紋波，并可能影響其他部件。 因此，讓我們在實際測量中講解PSRR。數(shù)據(jù)表上顯示的PSRR是測量的輸入和輸出電壓紋波之間的比率。 如果牢記一些規(guī)則，則測量本身相對簡單。

低壓降(LDO)穩(wěn)壓器應(yīng)由干凈的直流電源供電，帶有耦合的正弦波紋波電壓。

輸出負載應(yīng)嚴格電阻，以防止電子負載與LDO穩(wěn)壓器之間互相影響。

必須謹慎選擇紋波電壓幅值，以使LDO保持穩(wěn)定并具有足夠的電壓裕量。例如，當VIN=3.6V和VOUT=3.3V時，AC信號的幅值不能為300mV，因為LDO處于壓差狀態(tài)，只是將輸入紋波傳遞到輸出。

例如，在圖1中，請參見安森美半導體LDO NCP163和NCP161的PSRR圖表。相似的圖表廣泛用于整個半導體行業(yè)的許多LDO數(shù)據(jù)表中。該實際示例顯示了達10 MHz頻率范圍內(nèi)的PSRR。 對于我們的案例研究，我們標記了兩個點，如下圖的時域中所示-1kHz和100kHz。 1kHz是數(shù)據(jù)表電氣特性表中PSRR規(guī)范的最常見頻率，而100kHz是許多DC-DC轉(zhuǎn)換器工作的區(qū)域。

圖1.NCP163和NCP161和PSRR圖表

在點1，PSRR約為90dB，這意味著輸入紋波被衰減了約32,000次。 下圖是針對200 mVpp的輸入電壓紋波而捕獲的，這意味著LDO輸出上的紋波僅為6 uV，且不可能在示波器上看到它。如圖2所示-一條直線。

圖2.1kHz的示波器圖–兩個器件的PSRR均約90dB

圖3中的情況顯示了在100kHz頻率下會發(fā)生什么。從圖1中我們可以看出，兩個器件的PSRR都遠低于90dB，并且兩者之間存在很大差異。 仔細研究時域，例如，應(yīng)用要求輸入電壓紋波低于1mVpp。NCP161處于臨界點，而NCP163滿足要求有很大余量，紋波峰峰值低于200uVpp。

圖3.100kHz的示波器圖–PSRR有很大不同

如圖1-3所示，電氣表中的PSRR參數(shù)是一個單獨的數(shù)字，不足以決定其在設(shè)計應(yīng)用中的適用性。系統(tǒng)工程師必須考慮輸入電壓紋波頻率，并在所需的位置檢查PSRR圖表。 應(yīng)該仔細匹配在MHz范圍內(nèi)的現(xiàn)代DC-DC轉(zhuǎn)換器開關(guān)和LDO，以提供最佳性能。大多數(shù)LDO數(shù)據(jù)手冊都將PSRR指定為僅1kHz，并會提高高值以獲得良好的性能，但由于在較高頻率范圍內(nèi)的性能較差，它們可能不足以作為DC-DC后置穩(wěn)壓器。 因此，考慮應(yīng)用條件并選擇合適的LDO非常重要。安森美半導體在我們所有的數(shù)據(jù)表中都提供了類似圖1的圖表，因此客戶可以找到必要的信息來完成他們的設(shè)計。 最后，讓我們看看DC-DC轉(zhuǎn)換器結(jié)合LDO如何在系統(tǒng)方案中一起發(fā)揮作用。FAN2356被選作DC-DC轉(zhuǎn)換器。它具有高達96％的能效和高達1.5MHz的可調(diào)開關(guān)頻率。 在我們的示例中，開關(guān)頻率設(shè)置為500kHz。后穩(wěn)壓器LDO是NCP163，它是具有超低噪聲輸出的高PSRR LDO。DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為3.6V，LDO輸出為3.3V。基于此，電壓裕量為300mV，LDO負載電流為250mA。 在圖4中，我們可看到黃色跡線DC-DC輸出電壓，藍色跡線LDO輸出電壓。兩條跡線的垂直刻度均設(shè)置為30mV/div，以易于比較LDO的影響。

圖4.DC-DC轉(zhuǎn)換器及LDO后穩(wěn)壓器

我們可清楚地看到DC-DC輸出的大尖峰和紋波電壓，這可能會引起對電源敏感的器件出現(xiàn)問題。 LDO輸出更加清晰和穩(wěn)定。紋波減小到mV范圍，尖峰抑制到?30-40mV。憑借這種性能，輸出電壓可用于為各種電源敏感型應(yīng)用供電。