淺談開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的噪聲特性

目前存在許多不同的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器拓?fù)?。有些拓?fù)鋺?yīng)用十分廣泛，例如經(jīng)典的降壓型轉(zhuǎn)換器，也稱(chēng)為降壓轉(zhuǎn)換器。然而，也有一些少為人知的開(kāi)關(guān)模式DC-DC轉(zhuǎn)換器，包括Zeta拓?fù)?。這些拓?fù)浞譃榛就負(fù)浜蛿U(kuò)展拓?fù)洌就負(fù)渲皇褂脙蓚€(gè)開(kāi)關(guān)、一個(gè)電感和兩個(gè)電容。它們都屬于非隔離式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器;即未進(jìn)行電氣隔離的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器。此類(lèi)拓?fù)浒ń祲恨D(zhuǎn)換器、升壓轉(zhuǎn)換器和反相降壓-升壓拓?fù)?。所有其他拓?fù)涠夹枰~外的元件。例如，SEPIC轉(zhuǎn)換器還需要耦合電容和第二電感。除了非隔離式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器外，還有一些穩(wěn)壓器是通過(guò)變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)電氣隔離。

電路設(shè)計(jì)人員通常將電源視為黑盒子或4極元件。其具有兩個(gè)輸入線(xiàn)路和兩個(gè)輸出線(xiàn)路。圖1所示為DC-DC轉(zhuǎn)換器的框圖符號(hào)。頂部是非電氣隔離式DC-DC轉(zhuǎn)換器，底部是電氣隔離式轉(zhuǎn)換器。

圖1. 開(kāi)關(guān)模式電源顯示為黑盒子。

圖1中未體現(xiàn)端子的噪聲特性。不同的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器拓?fù)湓?端口網(wǎng)絡(luò)端子處具有不同的噪聲特性。圖2顯示適合工業(yè)應(yīng)用的ADP2441通用降壓轉(zhuǎn)換器。它可以將24 V輸入電壓轉(zhuǎn)換為3.3V輸出電壓。采用這種拓?fù)鋾r(shí)，可以看出，輸入側(cè)會(huì)產(chǎn)生脈沖電流，因此噪聲很大。當(dāng)ADP2441上的高端開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，電流流入端子A。當(dāng)此開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，沒(méi)有電流流經(jīng)節(jié)點(diǎn)A。但是，輸出端C的噪聲很小。其中，輸出路徑中的電感可確保輸出端沒(méi)有脈沖電流。

圖2. 實(shí)際的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器拓?fù)湓O(shè)計(jì)。

表1總結(jié)了開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器基本噪聲特性，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的概念設(shè)計(jì)提供了重要參考。表中列出了最常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器拓?fù)?。第一行指示輸入?即2端口網(wǎng)絡(luò)的端子A和B)的噪聲水平高低。第二行指示相應(yīng)拓?fù)涞妮敵龆?即2端口網(wǎng)絡(luò)的端子C和D)噪聲水平高低。表1顯示了噪聲水平的高低。

表1. 常用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器拓?fù)浼捌漭斎牒洼敵龆嗽肼曁匦愿庞[

例如，使用單獨(dú)的LC濾波器進(jìn)行額外濾波，可以大幅減少開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器電路中的傳導(dǎo)噪聲。通過(guò)這種方式，可以避免出現(xiàn)表1中的高噪聲。然而，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)清楚哪些DC-DC轉(zhuǎn)換器在哪些端子具有很高的噪聲。這樣，他們就可以預(yù)先考慮相應(yīng)的濾波器，以及這些濾波器必須占用的額外空間。

ADP2441

寬輸入電壓范圍：4.5 V至36 V

最短導(dǎo)通時(shí)間：50 ns

最大負(fù)載電流：1 A

高效率：最高可達(dá)94%

可調(diào)節(jié)輸出：最低至0.6 V

輸出電壓精度：±1%

可調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)頻率：300 kHz至1 MHz

低負(fù)載下的脈沖跳躍模式，節(jié)約電源

精密使能輸入引腳

開(kāi)漏電源良好指示

帶跟蹤功能的外部軟啟動(dòng)

過(guò)流限制保護(hù)

原文標(biāo)題：值得收藏!一文帶你了解開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器噪聲特性

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審核編輯：湯梓紅