【世說設計】設計電路當然要“知己知彼”，開關穩(wěn)壓器拓撲的噪聲特性大起底~

時間：2020-07-08 01:41:02

關鍵字：電路拓撲開關穩(wěn)壓器

手機看文章

掃描二維碼
隨時隨地手機看文章

[導讀]目前存在許多不同的開關穩(wěn)壓器拓撲。有些拓撲應用十分廣泛，例如經(jīng)典的降壓型轉(zhuǎn)換器，也稱為降壓轉(zhuǎn)換器。然而，也有一些少為人知的開關模式DC-DC轉(zhuǎn)換器，包括Zeta拓撲。這些拓撲分為基本拓撲和擴展拓撲，基本拓撲只使用兩個開關、一個電感和兩個電容。它們都

【世說設計】設計電路當然要“知己知彼”，開關穩(wěn)壓器拓撲的噪聲特性大起底~

目前存在許多不同的開關穩(wěn)壓器拓撲。有些拓撲應用十分廣泛，例如經(jīng)典的降壓型轉(zhuǎn)換器，也稱為降壓轉(zhuǎn)換器。然而，也有一些少為人知的開關模式DC-DC轉(zhuǎn)換器，包括Zeta拓撲。這些拓撲分為基本拓撲和擴展拓撲，基本拓撲只使用兩個開關、一個電感和兩個電容。它們都屬于非隔離式開關穩(wěn)壓器；即未進行電氣隔離的開關穩(wěn)壓器。此類拓撲包括降壓轉(zhuǎn)換器、升壓轉(zhuǎn)換器和反相降壓-升壓拓撲。所有其他拓撲都需要額外的元件。例如，SEPIC轉(zhuǎn)換器還需要耦合電容和第二電感。除了非隔離式開關穩(wěn)壓器外，還有一些穩(wěn)壓器是通過變壓器來實現(xiàn)電氣隔離。

電路設計人員通常將電源視為黑盒子或4極元件。其具有兩個輸入線路和兩個輸出線路。圖1所示為DC-DC轉(zhuǎn)換器的框圖符號。頂部是非電氣隔離式DC-DC轉(zhuǎn)換器，底部是電氣隔離式轉(zhuǎn)換器。

【世說設計】設計電路當然要“知己知彼”，開關穩(wěn)壓器拓撲的噪聲特性大起底~

圖1. 開關模式電源顯示為黑盒子。

圖1中未體現(xiàn)端子的噪聲特性。不同的開關穩(wěn)壓器拓撲在2端口網(wǎng)絡端子處具有不同的噪聲特性。圖2顯示適合工業(yè)應用的ADP2441通用降壓轉(zhuǎn)換器。它可以將24 V輸入電壓轉(zhuǎn)換為3.3V輸出電壓。采用這種拓撲時，可以看出，輸入側(cè)會產(chǎn)生脈沖電流，因此噪聲很大。當ADP2441上的高端開關導通時，電流流入端子A。當此開關關斷時，沒有電流流經(jīng)節(jié)點A。但是，輸出端C的噪聲很小。其中，輸出路徑中的電感可確保輸出端沒有脈沖電流。

圖2. 實際的開關穩(wěn)壓器拓撲設計。

表1總結(jié)了開關穩(wěn)壓器基本噪聲特性，為系統(tǒng)設計人員的概念設計提供了重要參考。表中列出了最常見的開關穩(wěn)壓器拓撲。第一行指示輸入端（即2端口網(wǎng)絡的端子A和B）的噪聲水平高低。第二行指示相應拓撲的輸出端（即2端口網(wǎng)絡的端子C和D）噪聲水平高低。表1顯示了噪聲水平的高低。

表1. 常用開關穩(wěn)壓器拓撲及其輸入和輸出端噪聲特性概覽

例如，使用單獨的LC濾波器進行額外濾波，可以大幅減少開關穩(wěn)壓器電路中的傳導噪聲。通過這種方式，可以避免出現(xiàn)表1中的高噪聲。然而，系統(tǒng)設計人員應清楚哪些DC-DC轉(zhuǎn)換器在哪些端子具有很高的噪聲。這樣，他們就可以預先考慮相應的濾波器，以及這些濾波器必須占用的額外空間。

ADP2441

寬輸入電壓范圍：4.5 V至36 V
最短導通時間：50 ns
最大負載電流：1 A
高效率：最高可達94%
可調(diào)節(jié)輸出：最低至0.6 V
輸出電壓精度：±1%
可調(diào)節(jié)開關頻率：300 kHz至1 MHz
低負載下的脈沖跳躍模式，節(jié)約電源
精密使能輸入引腳
開漏電源良好指示
帶跟蹤功能的外部軟啟動
過流限制保護

原文出自亞德諾半導體

關于世健

亞太區(qū)領先的元器件授權代理商

世健(Excelpoint)是完整解決方案的供應商，為亞洲電子廠商包括原設備生產(chǎn)商(OEM)、原設計生產(chǎn)商(ODM)和電子制造服務提供商(EMS)提供優(yōu)質(zhì)的元器件、工程設計及供應鏈管理服務。

世健是新加坡主板上市公司，擁有超過30年歷史。世健中國區(qū)總部設于香港，目前在中國擁有十多家分公司和辦事處，遍及中國主要大中型城市。憑借專業(yè)的研發(fā)團隊、頂尖的現(xiàn)場應用支持以及豐富的市場經(jīng)驗，世健在中國業(yè)內(nèi)享有領先地位。