低噪声稳压器的基础知识-电子发烧友网

您的 IC 需要稳定的直流电源才能正常运行，低噪声是任何直流稳压器的标准要求。在某些情况下，只要可以过滤噪声，您可能会担心额外的几 dB 负载调节，但需要超精确时序和输入电压范围非常窄的组件的应用需要非常稳定的直流电压和低噪声含量。那么您如何确定低噪声的确切限制，以及哪些类型的稳压器最适合这些应用？

如果您从未查看过电压调节器规格，您可能不得不依靠市场营销来为您的下一个系统找到低噪声电压调节器。然而，稳压器本身并不是全部，还需要其他组件和布局策略来确保稳压器提供稳定的低噪声 DC 输出。以下是您需要了解的有关不同类型的低噪声稳压器以及如何选择最适合您需求的组件的信息。

低噪声稳压器基础知识

从技术上讲，可以从任何拓扑结构构建低噪声稳压器；如何使噪声足够低以供实际使用是元件或电路设计人员要处理的另一件事。您选择的稳压器组件将具有许多重要的规格，但以下三个基本上会告诉您有关稳压器处理噪声（内部产生的和外部的）所需的一切。

电源抑制比（PSRR）。简而言之，该规范告诉您有多少来自上游电源的传导噪声（以 dB 为单位）被稳压器拒绝。LDO 中的误差放大器可确保高 PSRR（类似于开关转换器），但如果需要高降压，则它们效率低下。

输出调节。这可以相对于标称值或百分比以 dB 为单位进行测量。真正的低噪声稳压器应该具有非常低的输出调节值；最好的组件将具有低于 1% 的调节等级。该规范也可以根据 RMS 输出定义为标称电压输出的一部分。

噪声功率密度。这显示了您希望在任意频率范围内看到的噪声量。相关范围可以从直流到非常高的频率（100 kHz 到 1 MHz），或者到开关稳压器的开关频率。

上面列出的所有三个量都与频率有关。请注意，噪声功率密度包含所有内部产生的噪声源，包括任何内部开关噪声。在选择低噪声稳压器时，需要同时考虑这三个规格。例如，如果输入具有 0 dB PSRR，那么低输出调节和噪声功率密度就毫无意义。同样，如果输出调节值非常高，PSRR 也无关紧要。

从分立元件构建稳压器

稳压器输出上或稳压器 IC 本身内的其他支持电路有助于进一步降低稳压器输出上的噪声。例如，如果您要使用分立元件构建自己的线性稳压器，则使用电容倍增器是降低噪声的一种简单但有效的方法；这种拓扑结构通常用于音频或低频 RF 稳压器，无需特殊组件。另一个例子是有源调节器，它提供理论上完美的降噪。

如果您想进一步降低噪声，您需要对输入/输出进行额外的过滤，或者您需要使用高度工程化的集成解决方案。您还应该考虑输出过滤和开关频率如何影响稳压器中的噪声含量。

开关频率和过滤的作用

如果您正在寻找开关转换器，则会在稳压器的输出上增加一些额外的噪声。本质上，开关稳压器将来自交流电源的低频纹波转换为高频噪声，该噪声分布在 PWM 信号的带宽上。这应该说明了为什么许多低噪声稳压器组件是 LDO；它们没有任何开关噪音。了解有关开关转换器设计以及如何为转换器选择最佳频率的更多信息。

与 CISPR 限制相比，以两种模式驱动的降压转换器产生的示例噪声频谱。

最后，如果您需要稳压器的噪声含量非常低，可以使用高阶低通滤波器来去除设备中的一些噪声含量。这些滤波器可以由无源器件设计，但在使用开关稳压器在高电流下工作时要小心布局；开关动作会产生一个高磁场，可以在滤波器输出上感应出电流，然后向下游传播到其他组件。

两个示例低噪声稳压器

意法半导体，LD56100

对于低压、中等电流应用，STMicroelectronics的LD56100 系列是一种低噪声 LDO，可提供高达 5.5 V 的输出和 1 A 电流。它提供 120 mV 的极低压差，并使用集成陶瓷电容器稳定输出。PSRR 的额定值为 70 dB（1 kHz 频率），在 3 V 输出时具有 0.13 mV RMS 噪声。

LD56100 低噪声 LDO 稳压器的框图。

ADI公司的LTC7151S

低成本、低噪声稳压器的一个例子是ADI 公司的LTC7151S。这款 SMD 低噪声稳压器通过集成 PWM 驱动器提供 400 kHz 至 3 MHz 的用户控制可调开关频率，使其成为需要低损耗大功率开关转换器的系统的绝佳选择。输入范围高达 20 V，输出范围高达 5.5 V，向负载提供 15 A。提供两种电源调节模式，在整个输出电流范围内都将输出负载调节保持在 0.25% 以下。