PCB設(shè)計(jì)中LDO電源的紋波情況分析

上期文章講完了開關(guān)電源和LDO電源效率的比較，顯然是開關(guān)電源占了上風(fēng)，它普遍維持在85%以上的效率而且加上之前說的輸出電壓可升可降的屬性，看上去LDO電源已經(jīng)不是它的對手。但是實(shí)際上并非如此，至少我們看到PCB設(shè)計(jì)中還是很多用到LDO電源的，說明它肯定有自身的優(yōu)勢。其中，它最大的一個(gè)優(yōu)勢很多網(wǎng)友也提到了，就是紋波小。本文就展開講講它們紋波的情況。

紋波小是我們通常的說法，其實(shí)衡量電源，尤其是LDO電源紋波有一個(gè)很正經(jīng)的技術(shù)指標(biāo)，叫做電源抑制比（PSRR），用輸入電源變化量與轉(zhuǎn)換器輸出變化量的比值來表征，通常以分貝為單位，如下圖：它描述的是在很寬的頻域范圍內(nèi)的PSRR（如下文公式）需要滿足對應(yīng)芯片手冊要求的參數(shù)，對應(yīng)的PSRR的dB值越高，表明該電源的抗干擾能力越強(qiáng)。

PSRR=20*log（Vin_ripple/Vout_ripple）

我們繼續(xù)以LM2941（LDO電源）和TPS5430（開關(guān)電源）進(jìn)行紋波的仿真，為了簡單說明問題，這里我們只分別輸入一個(gè)時(shí)域上100K周期的電源噪聲，峰峰值為1V的噪聲，LM2941電路如下所示：

此時(shí)理想情況下5V的輸出變成了以下的結(jié)果：這時(shí)輸出電壓的紋波為500uA。

根據(jù)上面的PSRR的公式我們可以計(jì)算出電源抑制比。

PSRR=20*log（1V/500uA）=66dB。

查閱該電源芯片的文檔，得到該指標(biāo)如下：在100K處的PSRR滿足要求。

而我們的開關(guān)電源紋波情況又是如何呢？以TPS5430進(jìn)行仿真，結(jié)果如下：

PSRR=20*log（1V/13mV）=37dB?？梢妰烧叩牟罹噙€是比較大的。開關(guān)電源的紋波狀況的確比較惡劣。