如何采用線性穩(wěn)壓器來濾除開關(guān)穩(wěn)壓器中產(chǎn)生的電壓

線性穩(wěn)壓器特別適合用來濾除開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生的電壓。開關(guān)穩(wěn)壓器總會產(chǎn)生一定量的輸出電壓紋波。在許多處理非常小的信號的應(yīng)用中，這種紋波可能會造成干擾。通常使用無源組件來濾除開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出電壓，但LC濾波器等無源濾波器（請參閱圖1）存在一些缺點(diǎn)。根據(jù)濾波器所需的截止頻率，有時空間要求會相當(dāng)大，而且電感器成本高昂。不過，無源濾波器的最大缺點(diǎn)是濾波器會增加一些損耗和隨工作電流變化的輸出電壓（如同圖1中的VOUT）。因此，所產(chǎn)生電壓的直流調(diào)節(jié)精度相當(dāng)?shù)汀?/p>

圖1.開關(guān)穩(wěn)壓器輸出端的無源濾波器

人們常常使用線性穩(wěn)壓器代替無源LC濾波器來清理開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生的電壓。它們通常具有很高的電源電壓抑制比(PSRR)。這意味著，線性穩(wěn)壓器的大部分輸入紋波會被阻擋，因此線性穩(wěn)壓器的輸出紋波很少。此外，線性穩(wěn)壓器的輸出電壓有自己的閉環(huán)回路，因此會進(jìn)行較好的精確調(diào)節(jié)。

線性穩(wěn)壓器的另外一個重要規(guī)格也與無源LC濾波器有所不同，即其本征的由其內(nèi)部基準(zhǔn)電壓及內(nèi)部誤差放大器產(chǎn)生的噪聲。在要求低干擾（低噪聲）的應(yīng)用中，線性穩(wěn)壓器產(chǎn)生的本征干擾影響不容忽視。為此，可使用超低噪聲線性穩(wěn)壓器。

圖2.在開關(guān)穩(wěn)壓器輸出端用作有源濾波器的線性穩(wěn)壓器

使用線性穩(wěn)壓器濾除開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生的電壓的概念如圖2所示。此方案不僅適用于正電源電壓，也適用于負(fù)電源電壓。例如，以下典型應(yīng)用電路：必須能夠精確測量–5 V至+5 V之間的雙極性信號，并使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字化處理。信號路徑的輸入級要求使用具有正負(fù)電源電壓的低噪聲雙極性電源。對于正電源電壓，市面上有許多線性穩(wěn)壓器都能提供高PSRR和低干擾性能。特別是對于非常關(guān)鍵的應(yīng)用，ADI公司提供了許多解決方案。不過，對于負(fù)電源電壓，只有幾種線性穩(wěn)壓器適合此類應(yīng)用。例如，新型LT3094可用于在極高的PSRR下濾除負(fù)電源電壓濾波，并具有極低的噪聲電平，這一點(diǎn)對于能夠敏銳響應(yīng)電源干擾的應(yīng)用十分重要。圖3顯示了LT3094在不同頻率下的PSRR。對于開關(guān)頻率為1 MHz的開關(guān)穩(wěn)壓器，LT3094線性穩(wěn)壓器的PSRR約為75 dB。LT3094在10 Hz到100 kHz之間的噪聲電平只有0.8 μV rms。

圖3.LT3094線性穩(wěn)壓器針對負(fù)電源電壓的電源電壓抑制比。

線性穩(wěn)壓器可以濾除正負(fù)電源輸出電壓的電源紋波。這種濾除對于負(fù)電源電壓范圍也很有用。由于適用于負(fù)電源電壓的低噪聲類型產(chǎn)品有限，所以很難找到合適的部件。隨著ADI公司推出全新的Power by Linear? LT3094，現(xiàn)在客戶也擁有噪聲非常低而PSRR極高的產(chǎn)品選項(xiàng)。