【世说设计】设计电路当然要“知己知彼”，开关稳压器拓扑的噪声特性大起底~

时间：2020-07-08 01:41:02

关键字：电路拓扑开关稳压器

[导读]目前存在许多不同的开关稳压器拓扑。有些拓扑应用十分广泛，例如经典的降压型转换器，也称为降压转换器。然而，也有一些少为人知的开关模式DC-DC转换器，包括Zeta拓扑。这些拓扑分为基本拓扑和扩展拓扑，基本拓扑只使用两个开关、一个电感和两个电容。它们都

【世说设计】设计电路当然要“知己知彼”，开关稳压器拓扑的噪声特性大起底~

目前存在许多不同的开关稳压器拓扑。有些拓扑应用十分广泛，例如经典的降压型转换器，也称为降压转换器。然而，也有一些少为人知的开关模式DC-DC转换器，包括Zeta拓扑。这些拓扑分为基本拓扑和扩展拓扑，基本拓扑只使用两个开关、一个电感和两个电容。它们都属于非隔离式开关稳压器；即未进行电气隔离的开关稳压器。此类拓扑包括降压转换器、升压转换器和反相降压-升压拓扑。所有其他拓扑都需要额外的元件。例如，SEPIC转换器还需要耦合电容和第二电感。除了非隔离式开关稳压器外，还有一些稳压器是通过变压器来实现电气隔离。

电路设计人员通常将电源视为黑盒子或4极元件。其具有两个输入线路和两个输出线路。图1所示为DC-DC转换器的框图符号。顶部是非电气隔离式DC-DC转换器，底部是电气隔离式转换器。

图1. 开关模式电源显示为黑盒子。

图1中未体现端子的噪声特性。不同的开关稳压器拓扑在2端口网络端子处具有不同的噪声特性。图2显示适合工业应用的ADP2441通用降压转换器。它可以将24 V输入电压转换为3.3V输出电压。采用这种拓扑时，可以看出，输入侧会产生脉冲电流，因此噪声很大。当ADP2441上的高端开关导通时，电流流入端子A。当此开关关断时，没有电流流经节点A。但是，输出端C的噪声很小。其中，输出路径中的电感可确保输出端没有脉冲电流。

图2. 实际的开关稳压器拓扑设计。

表1总结了开关稳压器基本噪声特性，为系统设计人员的概念设计提供了重要参考。表中列出了最常见的开关稳压器拓扑。第一行指示输入端（即2端口网络的端子A和B）的噪声水平高低。第二行指示相应拓扑的输出端（即2端口网络的端子C和D）噪声水平高低。表1显示了噪声水平的高低。

表1. 常用开关稳压器拓扑及其输入和输出端噪声特性概览

例如，使用单独的LC滤波器进行额外滤波，可以大幅减少开关稳压器电路中的传导噪声。通过这种方式，可以避免出现表1中的高噪声。然而，系统设计人员应清楚哪些DC-DC转换器在哪些端子具有很高的噪声。这样，他们就可以预先考虑相应的滤波器，以及这些滤波器必须占用的额外空间。

ADP2441

宽输入电压范围：4.5 V至36 V
最短导通时间：50 ns
最大负载电流：1 A
高效率：最高可达94%
可调节输出：最低至0.6 V
输出电压精度：±1%
可调节开关频率：300 kHz至1 MHz
低负载下的脉冲跳跃模式，节约电源
精密使能输入引脚
开漏电源良好指示
带跟踪功能的外部软启动
过流限制保护

原文出自亚德诺半导体

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