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级联低压差稳压器、SMPS抑制纹波,保持效率

Scot Lester?? Texas Instruments?? Dallas?? TX?? 2006年11月05日 ?? 收藏0
降压型SMPS(开关电源)能有效地将未稳压的电源转换为稳定的输出电压。但是,输出端会出现由开关而产生的有害纹波和输入瞬变。如将有噪声的电源加在RF功率放大器上,则会在广播频谱中注入寄生信号或调制噪声。模拟系统工程师与RF系统工程师都青睐传统的低噪声电源设计,它包括一个变压器、整流器和滤波器,后面是一个线性稳压器。一只低压差线性稳压器的低输出噪声和高PSRR(电源抑制比)可以确保干净的电源,不会造成对功率放大器输出的干扰。

  不幸的是,变压器和整流器电源的输出电压会随着输入电压而产生波动。当输入、输出之间电压差增大时,低压差稳压器的效率降低,功耗增加。为了

在低交流线路电压下保持稳压,即使低压差稳压器也需要一定量的输入/输出电压裕度。

  为克服两类电路的固有缺点,可以用一个SMPS来保持高效率,而用一个低压差稳压器减少SMPS的输出噪声和纹波电压。将SMPS的输出电压设定在略高于低压差稳压器的最小压差电压上,以降低稳压器的功耗,使之适应对开关噪声抑制和保持高效率的要求。稳压器增加的PSRR以及组合电路的PSRR都超出单个稳压器或SMPS的性能。

  图1显示的是由一个包含SMPS和后随线性稳压器构成的级联电路。该电路的输出电压范围从1.5V ~ 5V,输出电流高达400 mA。虽然这里采用固定 6V 电源为级联电路供电,但它的设计能适用于任何输入电压,只要该电压比级联对所需的输出电压高出0.5V。

图1显示的是由一个包含SMPS和后随线性稳压器构成的级联电路


  在0V ~ 1.105V之间调整基准电压VSET就可以线性地改变电路的输出电压。电阻器R1与R2以及基准电压 VSET确定了低压差稳压器的输出电压,因此也确定了级联的输出电压。电阻器RT、RB、R3和R4对VSET分压,使SMPS的输出电压VPS保持恒定高于稳压器输出电压0.2V,在满程输出电流和任何输出电压情况下,将稳压器的功耗降至80mW。

  在最大输出电流 400 mA 时,6V 输入和 4.69V 输出的级联电源达到 89% 的最高效率(图 2)。总效率会随着输出电压的下降而减小。图 3 是只有 SMPS 的 PSRR 与SMPS级联了稳压器的 PSRR做比较,在 500 Hz 时 PSRR 提高了 46 dB,这实际上是 500 Hz 时只用稳压器的值。

在最大输出电流 400 mA 时,6V 输入和 4.69V 输出的级联电源达到 89% 的最高效率


  在100 Hz ~ 100 kHz 频率范围内,低压差稳压器将 PSRR 提高了至少 25 dB(图 3)。电路布局和测量技术都增加了精确测量小信号的困难,图形中的 PSRR 值也可能并不显示增长。线性稳压器决定着电路的开关负载瞬变响应,它可能在 SMPS 响应上有所提高。但是,级联电路的低输出纹波和高效率就已经使该电路值得研究了。

在100 Hz ~ 100 kHz 频率范围内,低压差稳压器将 PSRR 提高了至少 25 dB


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级联? 低压差? 稳压器? SMPS?

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