噪声敏感的应用要求采用具备超低输出噪声

 

图 6:快速启动能力

超高 PSRR 性能

当给对噪声敏感的应用供电时,LT3042 的高 PSRR* 是很重要。图 7 示出了 LT3042 令人难以置信的低频和高频 PSRR 性能,几乎接近 120dB (在 120Hz)、79dB (在 1MHz) 和优于 70dB (一直到 3MHz)。当负载电流减小时,PSRR 性能则更好,如图 8 所示。

当接近压差状态时,传统 LDO 的 PSRR 性能会下降至几十 dB,LT3042 则与之不同,即使在低输入至输出差分电压条件下其亦可保持高 PSRR。如图 9 所示,LT3042 能在高达 2MHz 频率和仅 1V 输入至输出差分电压条件下保持 70dB PSRR,并在高达 2MHz 频率和仅 600mV 输入至输出差分电压条件下保持几乎 60dB PSRR。这种能力允许 LT3042 在低输入至输出差分电压下对开关转换器进行后置稳压 (以实现高效率),而其 PSRR 性能则满足了对噪声敏感之应用的要求。

 

图 7:PSRR 性能

 

图 7:PSRR 性能

 

图8:针对各种不同负载电流的 PSRR

 

图8:针对各种不同负载电流的 PSRR

 

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图 9:PSRR 与输入至输出差分电压的关系曲线

对开关电源实施后置稳压

在那些采用 LT3042 对开关转换器的输出进行后置稳压以在高频条件下实现超高 PSRR 的应用中,必须谨慎地对待从开关转换器至 LT3042 输出的电磁耦合。特别地,不仅开关转换器的 “热环路” (hot-loop) 应尽可能地小,由开关电源 IC、输出电感器和输出电容器 (用于一个降压型转换器) 形成的 “暖环路” (warm-loop) (AC 电流在高开关频率下流动) 也应该尽量地缩小,而且应对其进行屏蔽或将其布设在距离超低噪声器件 (比如:LT3042 及其负载) 几英寸的地方。虽然 LT3042 相对于 “暖环路” 的取向可为实现最小的磁耦合而优化,但在现实中仅仅利用优化的取向来实现 80dB 抑制会十分困难,有可能需要进行 PC 板的多次迭代。

我们来研究一下图 10,在该图所示的电路中,LT3042 负责对以 500kHz 频率运行的LT®8614 进行后置稳压,并在开关稳压器输入端上布设了一个 EMI 滤波器。由于 LT3042 被布设在距离开关转换器及其外部组件仅 1~2 英寸的地方,因此不需要采取任何屏蔽措施就能在 500kHz 频率下实现接近 80dB 的抑制。

然而,如图 11a 突出显示的那样,为了实现该性能,在 LT3042 的输入端上并未布设附加的电容器 (除了开关电源输出端上的 22μF 电容器之外)。不过,如图 11b 所示,即使直接在 LT3042 的输入端上布设一个 4.7μF 的小电容器,也将导致 PSRR 性能下降 10 倍以上。

这一点特别有悖于人们的直觉 ― 增设输入电容一般是可以减小输出纹波的 ― 但是在 80dB 抑制水平下,由流过该 4.7μF 电容器的较高频 (500kHz) 开关电流所引起的磁耦合 (常常是无关紧要的) 却会使输出纹波性能显着变差。尽管改变该 4.7μF 输入电容器以及把开关电源的输出连接至该电容器之走线的取向有助最大限度地减少磁耦合,但是要在这些频率条件下实现接近 80dB 的抑制依然是相当困难的,更不用说它可能还需要进行多次 PC 板迭代。

LT3042 相对较高的输入阻抗可避免高频 AC 电流流至其输入端。如果 LT3042 布设在与前置稳压开关电源的输出电容器相距 3 英寸以内的地方,则其可在未使用输入电容器的情况下保持稳定,考虑到这一点,为了实现最佳的 PSRR 性能,我们建议不要在 LT3042 的输入端上安放一个电容器,或者尽量减小该电容器的数值。

 

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图 10:LT3042 对 LT8614 Silent Switcher 稳压器进行后置稳压

把 LT8614 连接至 LT3042 输入的几英寸走线之电感可显着地衰减非常高频率的电源开关瞬态尖峰。由于来自 LT8614 “热环路” 之磁耦合的原因,有些尖峰仍将传播至输出。优化 LT3042 电路板取向可减小剩余的尖峰。由于仪表带宽的限制,这些非常高频率的尖峰未在图 11 的输出纹波中示出。

 

图 11:LT3042 对 LT8614 Silent Switcher 进行后置稳压 (a) 在 LT3042 输入端上未布设任何电容器,(b) 在 LT3042 输入端上采用了一个 4.7μF 电容器。
图 11:LT3042 对 LT8614 Silent Switcher 进行后置稳压 (a) 在 LT3042 输入端上未布设任何电容器,(b) 在 LT3042 输入端上采用了一个 4.7μF 电容器。

 

图 11:LT3042 对 LT8614 Silent Switcher 进行后置稳压 (a) 在 LT3042 输入端上未布设任何电容器,(b) 在 LT3042 输入端上采用了一个 4.7μF 电容器。

从中可以看出,如果不采用具超高 PSRR 的 LT3042 LDO,那么想在 500kHz 频率下实现 80dB 抑制是一项难以完成的任务。其他替代产品无法胜任。例如:在500kHz 下,一个 LC 滤波器将需要接近 40μH 电感和 40μF 电容才能实现 80dB 的抑制,因而不得不增设庞大、昂贵的组件。撇开成本和电路板空间不谈,如果未进行正确的阻尼,LC 也会发生共振,从而导致复杂性增加。采用一个 RC 滤波器的想法是站不住脚的,因为实现 80dB 抑制所需的电阻是不切实际的。同样,采用传统 LDO 时需要级联至少两个 LDO 才能在 500kHz 频率下实现 80dB 抑制,这就必需增加组件和成本,并降低压差电压性能。

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