對(duì)噪聲敏感應(yīng)用中的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要千萬(wàn)小心謹(jǐn)慎，在電源管理設(shè)計(jì)中不僅要考慮所有的常用參數(shù)，像輸入電壓、輸出電壓和電流等，此外，還要考慮如何處理影響音頻和視頻信號(hào)完整性的電源噪聲。

選擇低噪聲和高PSRR特征的線性穩(wěn)壓器

只要有可能，選擇線性穩(wěn)壓器直接給信號(hào)調(diào)節(jié)和信號(hào)處理元件供電。所有的電壓調(diào)節(jié)器都會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)噪聲，但是線性穩(wěn)壓器相對(duì)于其“近親”DC-DC轉(zhuǎn)換即開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生的噪聲更少。線性穩(wěn)壓器可以提供良好的電源紋波抑制（PSRR），也稱為音頻敏感系數(shù)。在任何開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率上的高PSRR規(guī)范作為線性穩(wěn)壓器的輸入將會(huì)有助于減少開(kāi)關(guān)噪聲，以至于不會(huì)被引進(jìn)到信號(hào)鏈和引起干擾問(wèn)題。這種技術(shù)叫做后調(diào)節(jié)。

記住，PSRR在更高頻率下最終將下降至0分貝。大多數(shù)開(kāi)關(guān)電源在100kHz至2 MHz范圍內(nèi)工作，因此這不是一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樗婕暗骄€性穩(wěn)壓器減弱其基本開(kāi)關(guān)頻率的能力。不過(guò)，可能需要額外的濾波來(lái)抑制高頻噪聲。

選擇一款線性穩(wěn)壓器可能會(huì)遭遇選擇風(fēng)暴，因?yàn)檫@個(gè)領(lǐng)域有無(wú)數(shù)供應(yīng)商和產(chǎn)品型號(hào)，僅TI在與NSC合并后，就可以提供1300多款線性穩(wěn)壓器。萬(wàn)幸的是，一些公司提供在線參數(shù)搜索工具，這個(gè)工具基于輸出噪聲以及PSRR的搜索，可以縮小選擇范圍，找到一個(gè)好的低噪聲線性穩(wěn)壓器的另一種方法是通過(guò)一個(gè)在線搜索使用關(guān)鍵字“超低噪音”或“高PSRR”再加上“LDO”或“線性調(diào)節(jié)器”等關(guān)鍵詞。

表1一些側(cè)重異常噪聲規(guī)范的線性穩(wěn)壓器

不幸的是，在所有環(huán)境下都只使用線性穩(wěn)壓器并不實(shí)際，因?yàn)樗哪芰哭D(zhuǎn)化效率并不是很高，這樣的話會(huì)產(chǎn)生熱量。在應(yīng)用中使用Pdiss =（Vin -輸出電壓）* Iload計(jì)算功耗，和應(yīng)用包的熱功率進(jìn)行功率比較。如果它看起來(lái)像有發(fā)熱的問(wèn)題，選擇QFN等更熱增強(qiáng)包，或者也許可以適時(shí)考慮替換轉(zhuǎn)換器。通常來(lái)說(shuō)，這種情況是假設(shè)負(fù)載電流持續(xù)升高超過(guò)1A時(shí)發(fā)生。然而，這有1.5A，2A和3A的額定線性穩(wěn)壓器一般可以使用。

開(kāi)關(guān)DC-DC轉(zhuǎn)換器提供高效率

選擇一個(gè)開(kāi)關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器比選擇一個(gè)線性穩(wěn)壓器更難。因?yàn)橛卸鄠€(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和權(quán)衡需要考慮，更不用說(shuō)有眾多供應(yīng)商提供的大量器了。在任何情況下，當(dāng)面對(duì)一個(gè)噪聲敏感的應(yīng)用時(shí)，需要一個(gè)較低輸出電壓紋波的開(kāi)關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器，據(jù)說(shuō)，紋波不到30 mVpp。如果需要一個(gè)更安靜的電源，在后調(diào)節(jié)應(yīng)用中需要在開(kāi)關(guān)之后需要加一個(gè)線性穩(wěn)壓器。

一個(gè)用于廣播應(yīng)用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的一個(gè)特性是高開(kāi)關(guān)頻率。除了封裝小型的好處和更好的瞬態(tài)響應(yīng)外，高開(kāi)關(guān)頻率避免其頻帶其噪聲被破壞，包括調(diào)幅（AM）廣播波段。另一個(gè)理想的特性是開(kāi)關(guān)頻率同步。系統(tǒng)中有多個(gè)轉(zhuǎn)換器，但不匹配的開(kāi)關(guān)頻率可以產(chǎn)生拍頻干擾現(xiàn)象。穩(wěn)壓器同步切換頻率的能力可以阻止拍頻現(xiàn)象的形成。此外，它在系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生一組可預(yù)見(jiàn)的頻率有助于保持EMI。

同時(shí)也要考慮到現(xiàn)在的設(shè)計(jì)是在FPGA和DSP中實(shí)現(xiàn)的，其可以打破技術(shù)的瓶頸，帶來(lái)一些意想不到的結(jié)果。給定設(shè)備也許需要上電順序，軟啟動(dòng)，或者電源良好指示以確保操作正常。現(xiàn)代電源管理方案都集成了這些功能。

表2列出了開(kāi)關(guān)直流/直流降壓轉(zhuǎn)換器與理想的廣播應(yīng)用程序的特性。

集成能力

如果板級(jí)空間是合適的，考慮現(xiàn)代電源管理解決方案是集成開(kāi)關(guān)直流/直流轉(zhuǎn)換器和后調(diào)節(jié)線性穩(wěn)壓器到一個(gè)小封裝內(nèi)。其中一個(gè)例子就是來(lái)自TI的TPS54120 ，該器件是2012年推出的，該器件結(jié)合了高效的開(kāi)關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器和低噪聲，高PSRR，低壓降的線性穩(wěn)壓器來(lái)提供1A，噪聲敏感應(yīng)用。TPS54120還包括開(kāi)關(guān)頻率同步、軟啟動(dòng)、電源良好指示等，采用3.5毫米x 5.5毫米節(jié)省空間、散熱增強(qiáng)型的QFN封裝。

結(jié)論

總之，降低電源噪聲是一個(gè)復(fù)雜的話題。選擇合適的電壓穩(wěn)壓器是良好的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一部分，這是一直需要注意考慮的。不過(guò)請(qǐng)記住，還有其他重要因素超出了本文探討的范圍，包括適當(dāng)?shù)呐月贰⒔怦睢⒆枘帷?a target="_blank">PCB布局等等。值得慶幸的是，互聯(lián)網(wǎng)與關(guān)于這個(gè)話題的大量信息。