我需要關(guān)閉那個(gè)有噪聲的開關(guān)電源嗎？

提到“切換電源”，前兩個(gè)本能的相關(guān)反應(yīng)是術(shù)語“高效”和“嘈雜”。相反，如果說“LDO”(低壓差穩(wěn)壓器)，則會(huì)使用相反的描述性術(shù)語：“低效”和“安靜”。不可否認(rèn)，這些陳詞濫調(diào)是真實(shí)的，但要小心并確認(rèn)它們：就像大多數(shù)陳詞濫調(diào)一樣，在某些條件和情況下也有例外。

當(dāng)然，即使是用作 DC/DC 穩(wěn)壓器的低噪聲開關(guān)模式電源也不如線性穩(wěn)壓器那么安靜。然而，系統(tǒng)級(jí)對(duì)耗散和運(yùn)行時(shí)間的考慮通常要求切換器，即使設(shè)計(jì)可能需要在某些 DC 軌上具有極低的噪聲。這些領(lǐng)域包括敏感的低電平射頻前端以及精密、高分辨率的 A/D 轉(zhuǎn)換。

對(duì)于 RF 前端，需要低噪聲的占空比為 100%，因此在由噪聲較大的開關(guān)操作的拓?fù)渲惺褂帽镜?LDO 可能是有意義的。此外，該前端的導(dǎo)軌可能還需要過濾和仔細(xì)的 PC 走線布局或離散電源線布線，以避免噪聲拾取。相比之下，對(duì)于精密 A/D 轉(zhuǎn)換，僅在轉(zhuǎn)換周期本身需要清潔電源，因此是間歇性的，并且通常以固定的更新速率進(jìn)行。

無論轉(zhuǎn)換是“按需”完成還是正式和定期進(jìn)行，一種已使用多年的方法是在轉(zhuǎn)換周期內(nèi)關(guān)閉開關(guān)，并讓轉(zhuǎn)換電路在提供的無噪聲電源上“滑行”由一個(gè)電容器。這當(dāng)然可行，但需要對(duì)轉(zhuǎn)換器功率需求和轉(zhuǎn)換周期長(zhǎng)度進(jìn)行可靠分析，以正確調(diào)整電容器的大小。

有一些 IC 可以簡(jiǎn)化這種方法的實(shí)施。例如，德州儀器TPS62840是一款 1.8V 至 6.5V IN的高效 750mA 降壓開關(guān)，具有由封裝引腳控制的“停止”功能，可消除開關(guān)噪聲，同時(shí)允許電容器提供所需的功率。它不會(huì)提供大量電流，但這對(duì)于預(yù)期用途來說很好。

這顯然是一個(gè)有吸引力的解決方案，但在轉(zhuǎn)換相關(guān)的軟件中也需要小心。必須在電容器下降影響操作之前的時(shí)間窗口內(nèi)停止切換器，啟動(dòng)并完成轉(zhuǎn)換，重新啟動(dòng)切換功能。

同樣重要的是，需要適當(dāng)?shù)能浖Y(jié)構(gòu)和測(cè)試，以確保潛在錯(cuò)誤或高優(yōu)先級(jí)中斷不會(huì)延遲停止或未停止指令。如果發(fā)生這種情況，由于噪聲或其他難以重現(xiàn)的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換中會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，特別是如果問題是間歇性的。實(shí)際上，您正在通過給軟件增加另一個(gè)負(fù)擔(dān)來消除噪音;或者，也許您會(huì)覺得有必要包含某種離散的、基于硬件的定時(shí)器電路(而且，不，便宜的 555 級(jí)定時(shí)器在這里很可能不夠用)。

另一種方法是使用非常安靜的開關(guān)穩(wěn)壓器，例如 Analog Devices 的LT8614 “Silent Switcher”。這款 42V、4A 同步降壓開關(guān)輕松超過了嚴(yán)格的 CISPR25 輻射發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)，此外還具有低于 10mV P-P且獨(dú)立于負(fù)載電流。設(shè)計(jì)人員必須了解在轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)的無用噪聲中有多少是從 DC/DC 開關(guān)輻射出來的，以及有多少是被視為直流輸出軌上紋波的噪聲的函數(shù)。

這些 ADI 公司的“靜音切換器”的噪聲衰減也很有趣，但并不令人驚訝，因?yàn)樗鼈兇砹嗽噲D“勉強(qiáng)維持”最后一點(diǎn)性能改進(jìn)的現(xiàn)實(shí)。在大多數(shù)情況下，沒有單一的“靈丹妙藥”可以在一次銳利的打擊中顯著降低噪音。相反，它更有可能是有條不紊地研究每個(gè)已知和可能尚未了解的噪聲源以及如何消除它。

您是否不得不處理嘈雜的 DC 電源軌或操作環(huán)境，導(dǎo)致精密 A/D 轉(zhuǎn)換和測(cè)量受到影響?你是怎么處理的呢?是否有一個(gè)步驟可以解決大部分或所有問題，或者您是否必須使用分層方法?