兩個(gè)新型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器提供功率和超低噪聲

傳統(tǒng)上，當(dāng)設(shè)計(jì)人員需要極低噪聲電源時(shí)，他們會(huì)避免使用 DC/DC 開(kāi)關(guān)，因?yàn)樗鼈冊(cè)诋a(chǎn)生高頻諧波方面臭名昭著。如果他們確實(shí)使用了開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，則需要仔細(xì)注意電路板布局、屏蔽和明智地使用濾波元件。LT?1683 和 LT1738 是新型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓控制器，可創(chuàng)建一個(gè)具有顯著較低的傳導(dǎo)和輻射電磁干擾 （EMI） 的 DC/DC 開(kāi)關(guān)電源。這些控制器通過(guò)控制主開(kāi)關(guān)的電流和電壓壓擺率，從源頭降低EMI。可以放心地構(gòu)建用于噪聲敏感應(yīng)用的可靠 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。

LT1683 和 LT1738 采用一種獲得專利的雙通道控制環(huán)路方法，該方法允許同時(shí)控制輸出開(kāi)關(guān)電壓轉(zhuǎn)換速率和輸出開(kāi)關(guān)電流轉(zhuǎn)換速率?？刂七@些壓擺率可消除輸出電壓和輸入電流中大部分高頻諧波能量的來(lái)源;因此，需要較少的過(guò)濾。壓擺率可由用戶調(diào)節(jié)，因此可以在噪聲和轉(zhuǎn)換器效率之間做出最佳權(quán)衡。通常，最佳設(shè)置只需要百分之幾的效率損失。

LT1683 具有兩個(gè)外部 MOSFET 開(kāi)關(guān)，專為在推挽式拓?fù)渲惺褂枚O(shè)計(jì)，而 LT1738 則具有一個(gè)用于單開(kāi)關(guān)拓?fù)涞膯蝹€(gè)外部 MOSFET。由于開(kāi)關(guān)是外部開(kāi)關(guān)，因此用戶可以完全控制電源的電壓和電流額定值。

切換控制的魔力

分析方波信號(hào)的傅里葉分量表明，從基頻開(kāi)始，諧波峰值在20dB/dec處滾降。如果該方波的邊緣擺動(dòng)成梯形，則在20/t處進(jìn)行第二次1dB/dec滾降擺結(jié)果，其中 t擺是波形轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。

在開(kāi)關(guān)模式電源中，大部分噪聲是由于電源開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作而產(chǎn)生的。為了提高效率，這些轉(zhuǎn)換通常盡可能突然，但回轉(zhuǎn)這些邊緣可以在適度的效率損失下大大降低噪音。因此，挑戰(zhàn)在于如何將其應(yīng)用于開(kāi)關(guān)電壓和開(kāi)關(guān)電流。

在感性負(fù)載的正常開(kāi)關(guān)周期中，開(kāi)關(guān)將導(dǎo)通，電流將上升，直到開(kāi)關(guān)從電感轉(zhuǎn)移電流，然后電壓將下降。因此，我們希望壓擺電流，然后優(yōu)雅地切換到壓擺電壓。當(dāng)開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，應(yīng)該會(huì)發(fā)生相反的情況。

LT1683 和 LT1738 采用雙通道反饋環(huán)路來(lái)處理轉(zhuǎn)換控制。圖 1 以符號(hào)方式顯示了單個(gè)通道的外觀。電壓轉(zhuǎn)換控制是使用外部電容C的簡(jiǎn)單積分器V，以及充電或放電電流，IVSL，基于用戶定義的外部電阻器，RVSL.

圖1.LT1683 / LT1738 轉(zhuǎn)換控制 （一個(gè)通道）。

電流轉(zhuǎn)換控制按以下方式派生。檢測(cè)電阻兩端產(chǎn)生的電壓通過(guò)內(nèi)部電容器C 進(jìn)行放大和區(qū)分C.因此，電流在 C 中C與 dI/dt 成正比。該電流僅限于一個(gè)值，I中超，基于用戶定義的外部電阻器，R中超.以 C 為單位的電流大小C轉(zhuǎn)換為與 I 成比例的電流VSL并應(yīng)用于積分節(jié)點(diǎn)（Cap pin）以控制交換機(jī)。通過(guò)這種方式，壓擺率既可以調(diào)節(jié)又鏈接，以提供快速高效的開(kāi)通和關(guān)斷轉(zhuǎn)換。

超低噪聲48V至5V轉(zhuǎn)換器

圖 2 示出了在推挽式正激式轉(zhuǎn)換器拓?fù)渲惺褂?LT1683 的轉(zhuǎn)換器的原理圖。LT1683 包含用于轉(zhuǎn)換器的所有控制電路：振蕩器、誤差放大器、柵極驅(qū)動(dòng)器和保護(hù)電路。從漏極到電容A和電容B的電容分壓器網(wǎng)絡(luò)提供了一個(gè)有效的0.33pF電容，用于電壓轉(zhuǎn)換速率反饋。電流轉(zhuǎn)換反饋發(fā)生在 LT1683 內(nèi)部，并使用 CS 電壓作為其反饋 （開(kāi)關(guān)電流）。

圖2.LT1683 推挽式轉(zhuǎn)換器。

推挽式拓?fù)浞浅＿m合低噪聲開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，因?yàn)樗鼜妮斎攵烁B續(xù)地吸收電流，從而減少傳導(dǎo)輻射。

轉(zhuǎn)換器的輸出噪聲如圖3所示。底部跡線是穩(wěn)壓器的輸出電壓。噪聲主要由開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的基頻決定。當(dāng)該元件被附加濾波器進(jìn)一步濾除時(shí)，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的安靜程度顯而易見(jiàn)——?dú)堄嘣肼晝H為極小的200μVP-P在 2A 輸出時(shí)（帶寬 = 100MHz）。

圖3.圖5電路的2V輸出噪聲。

LT1683 具有許多保護(hù)功能。首先，SHDN引腳為電源提供欠壓鎖定，確保輸入在允許轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)之前啟動(dòng)并運(yùn)行。此外，GCL 引腳可防止 MOSFET 上的柵極電壓過(guò)高，并防止 MOSFET 在柵極電壓不足的情況下導(dǎo)通。在CS引腳上檢測(cè)到過(guò)大的開(kāi)關(guān)電流，MOSFET將被關(guān)斷。由于電壓轉(zhuǎn)換控制，MOSFET漏極上消除了鉗位或緩沖器，開(kāi)關(guān)振鈴幅度和持續(xù)時(shí)間降低了80%以上。

超低噪聲5V至12V升壓轉(zhuǎn)換器

圖 4 示出了一款采用 LT5 的 12V 至 1V/1738A 升壓型轉(zhuǎn)換器。單開(kāi)關(guān)提供了一種更簡(jiǎn)單的解決方案，但代價(jià)是噪聲略高。圖5顯示了1A輸出電壓下的噪聲。這是一個(gè)非常低的400μVP-P.

圖4.采用 LT5 的 12V 至 1V/1738A 升壓型轉(zhuǎn)換器。

圖5.圖12電路的4V輸出噪聲（帶寬= 100MHz）。

超低噪聲 30W 離線電源

圖 6 顯示了使用外部開(kāi)關(guān)的靈活性。該電路是一個(gè)采用 LT90 和單個(gè)高電壓 MOSFET 的交流線路 （264VAC 至 12VAV） 至 2V/5.1738A 轉(zhuǎn)換器?；就?fù)涫欠醇な睫D(zhuǎn)換器，它與光隔離器配合使用，可實(shí)現(xiàn)輸出的完全電氣隔離。變壓器上的過(guò)繞線圈為器件提供電源電壓。

圖6.超低噪聲30W離線電源。

輸入濾波器用于衰減低頻諧波，因此電源可以通過(guò)FCC B類規(guī)定。LT1738 減小了高頻諧波和 EMI 噪聲組件，從而免除了在輸入濾波器上增設(shè)接地帽的需要。

結(jié)論

我們創(chuàng)建了兩個(gè)新的控制器，使設(shè)計(jì)人員能夠自信地處理超低噪聲應(yīng)用。LT1683 和 LT1738 不僅提供了正常的控制器功能，而且還調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器中的主要 EMI 組件，從而輕松降低輸出噪聲。DC/DC 轉(zhuǎn)換器現(xiàn)在可用于精密儀器儀表和噪聲敏感寬帶通信設(shè)備等應(yīng)用領(lǐng)域，而不會(huì)產(chǎn)生與普通轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)解決方案相關(guān)的不確定噪聲影響。

審核編輯：郭婷