題:
所有的線性穩壓器都不利於過濾輸入紋波嗎? (或者真的像戴夫建議的那樣糟糕)?
anrieff
2020-01-24 12:47:42 UTC
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背景

EEVBlog#1116 中,Dave討論了一種消除電源紋波的方法,並繼續表明(請參閱5:17至6:15),您不能依靠線性穩壓器消除輸入紋波。他在實驗室中舉了一個具體的例子:在10 kHz輸入紋波和MCP1700(一個CMOS LDO)上,如在“示波器”上所展示的,紋波主要通過。

雖然對視頻的其餘部分進行了詳細說明,但我覺得他以挑剔的方式介紹了此示例,並省略了相關細節。我記得確實做了他針對 警告的事情:我有一個A類耳機放大器,當通過特定的el-cheapo壁式疣在12V供電時,其輸出會發出嘯叫聲,由電源的開關噪聲引起。在那種情況下,我用LM317降低並清潔了輸入電壓,從而完全消除了噪聲。

請注意,我並不是說Dave是錯的-他的警告是線性穩壓器,尤其是LDO,可能不會解決您的問題。

我有足夠的直覺來猜測他談論的內容可能主要適用於LDO,因為我聽說過LDO可能存在穩定性問題,而且我猜想內部的振盪補償會使它們的通過元件有些惰性,因此在諸如他測試10 kHz,情況可能會很糟糕。我看不到它們如何在50-120 Hz的相同測試中失敗,因為這是IC設計人員可能想到的一種非常常見的使用情況。

問題

在頻率和負載電流的某種組合下,所有線性穩壓器的性能是否都較差(例如,紋波抑制小於15dB)?假設其他條件不是很糟糕,也就是說,不是在談論125°C和/或輸入電壓接觸壓降區嗎? 值得一提的是,是否有一種線性IC設計,特別擅長抑制高達500 kHz的輸入紋波?

輸入紋波抑製或音頻敏感性取決於差分\ $ V_ {in} -V_ {out} \ $。如果該差很小,則意味著您在低壓差模式下使用調節器,則由於串聯通過元件存在嚴重偏置,因此系統難以拒絕擾動。相反,當串聯通過元件的壓降更大時,抑制性能將顯著提高。然後,我們知道抑制能力取決於靈敏度函數\ $ \ frac {1} {1 + T(s)} \ $,當擾動頻率接近交叉點\ $ f_c \ $時,其自然達到1。
佈局會嚴重降低LDO的PSRR。因此,LDO的性能 受到那些佈置集成電路的人的擺佈。我已經看到了將多電阻反饋網絡直接塞在寬金屬Vin軌道下面的情況。同樣,通常,如果您想要高性能的LDO,則需要刻錄大量的Iddq。受到批評的LDO難道不是1uA Iddq的一部分嗎?
五 答案:
JRE
2020-01-24 13:13:22 UTC
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對於 MCP1700, Dave當然是正確的。

這是數據表中的紋波抑制與頻率關係圖:

enter image description here

數據表本身聲稱在100Hz時紋波抑制為44dB,與圖表一致。

它也清楚地顯示了它對高頻噪聲的處理能力。

另一方面, LM317的紋波抑制比至少要高出50dB,至少達到20kHz,然後變得更糟(儘管直到1MHz以上,它的性能才比MCP1700差)

enter image description here

我得出的結論是,如果開關電源產生紋波會引起干擾,那麼僅僅對線性穩壓器進行拍擊就無法自動解決問題。您需要檢查線性穩壓器的數據表,並根據開關穩壓器的頻率查看其效果。


查看 LM1117(也是LDO)的數據表,它還顯示出超過40dB的紋波抑制效果,超過100kHz。

LM1117的靜態電流為5mA,這與Spehro Pefhany認為問題在於低靜態電流有關。

enter image description here

我不會一概而論,“ LDO穩壓器在高頻下很糟糕。”

我只是把它留給“某些線性穩壓器在高頻下是不好的。”


Dave絕對是挑剔的,但我想(我還沒有看過視頻)是為了說明您不能只彈出任何線性穩壓器來清除開關穩壓器。


我有機會觀看視頻。它是關於使用電容性乘法器來減少紋波。開頭只是簡短的介紹,以解釋為什麼您可能需要尋找線性穩壓器的替代方案來清除紋波。

他沒有深入探討為什麼以及哪些線性穩壓器可能不夠用,因為這只是介紹視頻主題的介紹。

摘要:

  • 需要減少波紋
  • 人們經常使用線性調節器
  • 它可能會失敗(例如MCP1700)
  • 這是另一種技術
  • 電容乘法器的詳細描述(視頻的大部分)
+1好的總體答案。|Hammer:“ ...您需要檢查數據表...”“ ...您需要檢查數據表...”“ ...您需要檢查數據表...”“ ...您需要檢查數據表...“ ... :-)
有趣的是,圖表在Sphero Pefhany答案中看起來與調節器不同。我不知道是什麼內部結構導致了
我認為在非常高的頻率下,傳輸元件的電阻和輸出電容器的電容將開始主導響應。
我懷疑沒有人真的很在乎那些頻率來修復它。如果這樣做,請選擇質量更高的零件。
Spehro Pefhany
2020-01-24 15:00:52 UTC
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這並不能完全為MCP1700的性能不佳辯解,但我認為您通常會發現,非常低的Iq穩壓器往往具有較差的高頻PSRR。

您不會期望靜態電源電流非常低(幾uA或更小的靜態電流)的運算放大器在高頻下非常有用,並且穩壓器中的誤差放大器沒有什麼不同(有些電流是專門用於參考,而誤差放大器則更少。

例如,TI TPS7A05是一個1uA Iq穩壓器,具有異常詳細的PSRR數據:

enter image description here

比較 LDL212,該放大器的PSRR在1kHz時為75dB,在100kHz時為50dB,但Iq為250uA。

低Iq器件(包括運算放大器)幾乎*普遍*具有較低的帶寬(因此,給定進程的內部帶寬與Iq成正比);在我從事的項目中,有很多非常低的Iq設備列表,並且(無負載)Iq和帶寬之間的聯繫非常清楚。請注意,極低的Iq設備通常具有隨負載而變化的變量Iq。
Neil_UK
2020-01-24 14:04:44 UTC
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我的做法是在LDO之前使用足夠大的電容器來處理高頻紋波,必要時在其之前使用一個小的R或L,然後依靠LDO來消除低頻變化。這意味著這兩個組件都以其“最佳”頻率使用,並且我並不需要在未明確指定它們的地方努力工作。

如果輸入紋波跌落到LDO的壓差以下,則該紋波必定會找到通向輸出的方式,而不管其紋波抑制規格如何。

EasyOhm
2020-01-24 14:49:32 UTC
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這是特定零件的採摘功能。理想的LDO具有無限的PSRR,那麼在實際LDO上會降低高頻性能的限制因素是什麼?

我建議您閱讀這篇文章,以真正了解LDO中的噪聲。閱讀本文文章以了解PSRR,不要混淆兩者。兩者經常混淆,人們常常會指責帶隙參考(主要噪聲源)或其他非理想性,但這不是噪聲,而是PSRR!

我提到的第二篇文章非常詳細,但是PSRR本質上是由誤差放大器的輸出阻抗的分壓比和傳輸元件的Rds決定的。這樣想吧;如果下面的電路是理想的,則FET的柵極將立即進行調製,並且任何電源紋波都不會通過。在實際設備中,輸出阻抗Zout除以放大器的負增益(約為100dB),使其顯得小得多。 Zofb的分壓與FET的Rds的關係決定了我們在輸出上看到的交流信號的比率。因此,使LDO具有高PSRR額定值的放大器就是魔術!

enter image description here enter image description here圖片來源

EinarA
2020-01-24 13:15:24 UTC
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快速瀏覽一下我的Nat Semi數據手冊中的線性穩壓器部分,結果發現了幾款在100 KHz以上具有40至60 dB抑制比的IC,因此“ Dave”就像您所懷疑的那樣。不觀看視頻的另一個原因;而是在真實電路上進行實際工作。

FWIW-我看過的電影很少,但Dave的視頻通常受到好評,並且從技術上來說通常是正確的。如果他不清楚自己是誰,就去見他採摘櫻桃,真是太丟人了。
@RussellMcMahon Dave * did *明確提到它根據線性穩壓器的類型和其他因素而有所不同(例如,在4:10-3:40,甚至顯示一些PSRR圖等)。


該問答將自動從英語翻譯而來。原始內容可在stackexchange上找到,我們感謝它分發的cc by-sa 4.0許可。
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