LDO基礎(chǔ)知識：電源抑制比

低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)最大的優(yōu)點之一是它們能夠衰減開關(guān)模式電源產(chǎn)生的電壓紋波。這對鎖相環(huán)(PLL)和時鐘等信號調(diào)節(jié)器件在內(nèi)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器尤為重要，因為噪聲電源電壓會影響性能。我的同事Xavier Ramus在博客中介紹了噪音對信號調(diào)節(jié)設(shè)備的不利影響：減少高速信號鏈電源問題。然而，電源抑制比(PSRR)仍然通常被誤認(rèn)為單一的靜態(tài)值。在這篇文章中，我將嘗試說明什么是PSRR以及影響它的變量有哪些。

什么是PSRR?

PSRR是許多LDO數(shù)據(jù)手冊中的公共技術(shù)要求。它規(guī)定了某個頻率的AC元件從輸入到LDO輸出的衰減程度。公式1表示PSRR為：

該等式告訴您衰減越高，每分貝的PSRR值越高。(應(yīng)該指出的是，一些供應(yīng)商會使用負(fù)號來表示衰減。大多數(shù)供應(yīng)商，包括德州儀器都不這樣用。)

在數(shù)據(jù)手冊的電氣特性表中找到頻率為120Hz或1kHz的PSRR并不罕見。但是，單獨使用此規(guī)范可能對確定指定LDO是否符合您的過濾要求沒有多大幫助。讓我們來看看為什么這么說。

確定您的應(yīng)用程序的PSRR

圖1展示了一個從12V電源軌調(diào)節(jié)4.3V的DC / DC轉(zhuǎn)換器，。其次是TPS717，一款高PSRR LDO，用于調(diào)節(jié)3.3V電源軌。在4.3V電源軌上，開關(guān)產(chǎn)生的紋波達(dá)到±50mV。LDO的PSRR將決定 TPS717輸出端的紋波量。

圖 1：使用LDO來過濾開關(guān)噪聲

為了確定衰減程度，您必須首先知道波紋在哪個頻率出現(xiàn)。假設(shè)這個例子頻率為1MHz，因為它正好處于常用開關(guān)頻率范圍的中間。您可以看到，指定為120Hz或1kHz的PSRR值無助于此分析。相反，您必須參考圖2中的PSRR圖。

圖2：VIN - VOUT = 1V時，TPS717的PSRR曲線

在下列條件下，1MHz時的PSRR指定為45dB：

IOUT = 150mA

VIN – VOUT = 1V

COUT = 1μF

假設(shè)這些條件符合你自己的條件。在這種情況下，45dB相當(dāng)于178的衰減系數(shù)。您可以預(yù)定輸入端的±50mV紋波在輸出端被壓縮至±281μV。

改變條件

但假設(shè)您改變了條件，并決定將VIN - VOUT delta降至250mV，以便更有效地進(jìn)行調(diào)節(jié)。然后您需要查看圖3中的曲線。

圖3：VIN - VOUT = 0.25V時，TPS717的PSRR曲線

您可以看到，在所有其他條件保持不變的情況下，1MHz時的PSRR降至23dB，或者說衰減系數(shù)為14。這是由于CMOS通道元件進(jìn)入三極管(或線性)區(qū)域; 也就是說，隨著VIN - VOUT三角接近壓差電壓，PSRR開始下降。(請記住，壓差電壓是關(guān)于輸出電流以及其他因素的函數(shù)。因此，較低的輸出電流會降低壓差并有助于提高PSRR。)

改變輸出電容也會有影響，如圖4所示。

圖4：VIN - VOUT = 0.25V，COUT =10μF時，TPS717的PSRR曲線

將輸出電容從1μF增加到10μF，盡管VIN-VOUT增量保持在250mV，1MHz時的PSRR增加到了42dB。曲線中的高頻峰已經(jīng)向左移動。這是由于輸出電容器的阻抗特性導(dǎo)致的。通過適當(dāng)調(diào)整輸出電容的大小，您可以調(diào)整或增加衰減，使之與特定的開關(guān)噪聲頻率一致。

轉(zhuǎn)動所有旋鈕

只需調(diào)整VIN - VOUT和輸出電容，就可以改善特定應(yīng)用的PSRR。但這絕不是影響PSRR的唯一變量。表1展示了各種影響因素。

表1：影響PSRR的變量