從DC/DC轉(zhuǎn)換器驅(qū)動ADC電源

在“與ADC接口：電源(第五部分)”中，我們討論了使用DC/DC轉(zhuǎn)換器(開關穩(wěn)壓器)和LDO來驅(qū)動ADC電源輸入時的開關雜散和LDO/ADC的PSRR。 通過本系列博客，我們已經(jīng)知道，這種方法比僅使用LDO更有效。 在本篇博客中，我們將更進一步，討論直接從DC/DC轉(zhuǎn)換器驅(qū)動ADC電源(如圖1所示)。 輸入電源電壓為6.0 V，降壓至1.8 V以提供ADC電源電壓。 我已將位于DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出端的LC濾波器單獨顯示出來，因為它對于該設計特別重要，其作用是濾除DC/DC轉(zhuǎn)換器開關頻率處產(chǎn)生的開關瞬變雜散。

圖1. 采用DC/DC轉(zhuǎn)換器和LDO驅(qū)動ADC電源輸入

再次以AD9683為例來說明。 在本例中，我們將使用具有1 A輸出電流能力的ADP2442 DC/DC轉(zhuǎn)換器。 這對于AD9683是足夠的，后者需要的最大總電流為263 mA。 為了產(chǎn)生適當?shù)膽秒娐?，以便ADP2442驅(qū)動AD9683，我們再次求助于ADIsimPower工具，針對ADP2442有ADP2442 ADIsimPower工具可用。 第一步是輸入系統(tǒng)參數(shù)，如圖2所示。

圖2. ADP2442/AD9683設計參數(shù)

如上所述，ADP2442使用6.0 V電源，輸出電壓為1.8 V，輸出電流為260 mA。 我使用了AD9683的最大總電流消耗，并將溫度設置為最大工作溫度85oC。 這將確保設計能在多數(shù)應用的最高典型溫度下工作。 我選擇讓工具設計的應用電路具有最低成本。 其他選擇包括最少元件數(shù)、最高效率和最小尺寸。 之所以選擇最低成本，是因為當今許多應用的主要目標之一是實現(xiàn)成本最少的解決方案。 利用這些輸入，工具產(chǎn)生了圖3和圖4所示的電路方案和數(shù)值。

圖3. ADP2442/AD9683應用電路原理圖

圖4. ADP2442/AD9683應用電路元件值(最低成本)

最低成本方案得出的總BOM(物料清單)成本為2.218美元。 根據(jù)Rfreq的值，可以看出開關頻率設置為1 MHz。 此時的效率(無圖示，而是由設計工具產(chǎn)生)約為75%。 輸出電感為3.3 µH Coilcraft元件，輸出電容為10 µF Taiyo Yuden元件。 如果我們在設計工具中選擇最高效率方案，則將產(chǎn)生圖5所示的BOM。

圖5. ADP2442/AD9683應用電路元件值(最高效率)

最高效率方案的總BOM成本為2.693美元，僅比上例略高一點。 這一變化導致輸出電感值從3.3 µH提高到10 µH。 如BOM成本表格所示，輸出電感是系統(tǒng)成本的最大影響因素。 它是DC/DC轉(zhuǎn)換器的關鍵元件。 通常選擇具有低直流電阻(DCR)、高自諧振頻率(SRF)、高飽和電流(ISAT)的輸出電感。 此外，Rfreq的值也不同，開關頻率設置為314 kHz，而不是最低成本方案的1 MHz。 但是，本例的總效率從75%提高到89%。 該工具非常靈活，用戶可以根據(jù)特定系統(tǒng)設計選擇最佳解決方案。

采用這款設計工具設計ADI電源解決方案，讓我想起ADI公司有多款軟件設計工具可用來在物理設計之前開發(fā)系統(tǒng)原型，以及在沒有硬件的情況下評估產(chǎn)品性能。 請繼續(xù)關注，下一篇將討論ADIsimADC。