德州儀器（TI）公司推出的低噪聲DC / DC的一個新的家庭開關變換器與集成鐵氧體-珠補償。新型 TPS62912 和 TPS62913 解決方案為 100 Hz 至 100 kHz 的頻率提供 20 μVRMS 的低噪聲，從而能夠從其設計中去除一個或多個低壓降穩(wěn)壓器 (LDO)。TI 系統(tǒng)工程師 Steve Schnier 在接受采訪時表示，這些新解決方案如何將功率損耗降低多達 76%，并節(jié)省 36% 的電路板空間。

每個DC/DC 轉換器以其開關頻率在輸出電壓中產生紋波。頻譜中的頻率脈沖必須最小化，這通常取決于 DC/DC 轉換器的開關頻率、電感值、輸出電容、等效串聯(lián)電阻和等效串聯(lián)電感。為了衰減這些組件的紋波，工程師通常使用 LDO 和/或小鐵氧體磁珠和電容器來創(chuàng)建 pi 濾波器，以最大限度地減少負載紋波。

TPS62913 可降低噪聲、紋波、尺寸和功率損耗——所有這些都是設計人員需要考慮的重要因素。“我們正在積極聽取客戶關于他們的噪聲和紋波要求的意見，并使用這些信息來確定下一個要解決的挑戰(zhàn)，”Schnier 說。

電源噪聲

隨著直流 (DC) 電源調節(jié)規(guī)范變得越來越嚴格，對配電網(wǎng)絡中的紋波、噪聲和開關瞬態(tài)分量等信號完整性參數(shù)的測量變得越來越重要。

電源噪聲是許多精密應用中的主要設計挑戰(zhàn)。高精度系統(tǒng)需要低噪聲和低紋波電源軌以保持信號精度和完整性。傳統(tǒng)的電源架構包括一個 DC/DC 轉換器；低噪聲 LDO 和片外濾波器，例如鐵氧體磁珠。

“用于噪聲敏感電源軌的片外濾波器（鐵氧體磁珠加電容器）的作用是過濾輸出電壓紋波，在這種情況下將紋波降低約 30 dB，”Schnier 說。

該鐵氧體的集成提供了一種高頻噪聲濾波器，可將電源輸出電壓的紋波降低約 30 dB。

“當使用沒有集成補償?shù)蔫F氧體磁珠濾波器時，可能會導致穩(wěn)定性和負載調節(jié)問題。在 TPS62913 中，高頻反饋路徑的電壓輸出檢測 (VO) 引腳放置在鐵氧體磁珠之前，遠程檢測反饋放置在鐵氧體磁珠之后，以完成低頻反饋，確保穩(wěn)定調節(jié) 1%具有低輸出電壓紋波的電壓精度，”Schnier 說。

這兩種解決方案都允許使用擴頻頻率調制來進一步衰減射頻脈沖并允許與外部時鐘同步，因此工程師可以輕松滿足他們的信噪比 (SNR) 和雜散動態(tài)范圍 (SFDR) 目標，這些目標是在醫(yī)學成像或雷達等應用中至關重要（圖 1-2）。

圖 1：使用 DC/DC 轉換器、LDO 和鐵氧體磁珠濾波器的典型低噪聲架構（來源：德州儀器）

圖 2：鐵氧體磁珠濾波器之前的輸出電壓紋波 (a)；和鐵氧體磁珠濾波器之后 (b)（來源：德州儀器）

效率與損失

在電源設計中一直尋求效率和噪聲之間的折衷。使用開關穩(wěn)壓器會產生過多的噪聲，而額外使用 LDO 會導致高電流負載的效率損失。正如 Schnier 指出的那樣，TI 提供的解決方案使工程師能夠在沒有 LDO 的情況下設計噪聲過濾，將模擬前端 (AFE) 設計中的功率損耗降低多達 76% – 1.8 W。

集成鐵氧體磁珠補償還消除了電容器和其他無源元件，以最大限度地減少整體電路 BOM。電感電容 (LC) 濾波器通常用于開關電源轉換器的輸入和輸出，以減少輸出紋波和輸出噪聲。

不同應用所需的噪聲水平各不相同，因此根據(jù)所需的性能，您需要了解適合您項目的最佳低噪聲架構。為了減少功率損耗和項目的整體占用空間，低噪聲降壓轉換器被證明是一個很好的解決方案。

審核編輯：郭婷