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開關電源(DC-DC)與LDO電源的區(qū)別---紋波

發(fā)布時間:2021-06-15 責任編輯:lina

【導讀】上篇文章《開關電源(DC-DC)與LDO電源的區(qū)別---效率》講完了開關電源和LDO電源效率的比較,顯然是開關電源占了上風,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電源已經不是它的對手。但是實際上并非如此,至少我們看到PCB設計中還是很多用到LDO電源的,說明它肯定有自身的優(yōu)勢。其中,它最大的一個優(yōu)勢很多網友也提到了,就是紋波小。本文就展開講講它們紋波的情況。
 
開關電源(DC-DC)與LDO電源的區(qū)別---紋波
 
上篇文章《開關電源(DC-DC)與LDO電源的區(qū)別---效率》講完了開關電源和LDO電源效率的比較,顯然是開關電源占了上風,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電源已經不是它的對手。但是實際上并非如此,至少我們看到PCB設計中還是很多用到LDO電源的,說明它肯定有自身的優(yōu)勢。其中,它最大的一個優(yōu)勢很多網友也提到了,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,其實衡量電源,尤其是LDO電源紋波有一個很正經的技術指標,叫做電源抑制比(PSRR),用輸入電源變化量與轉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的PSRR(如下文公式)需要滿足對應芯片手冊要求的參數,對應的PSRR的dB值越高,表明該電源的抗干擾能力越強。
 
開關電源(DC-DC)與LDO電源的區(qū)別---紋波
 
PSRR=20*log(Vin_ripple/Vout_ripple)
 
PSRR=20*log(Vin_ripple/Vout_ripple)
 
我們繼續(xù)以LM2941(LDO電源)和TPS5430(開關電源)進行紋波的仿真,為了簡單說明問題,這里我們只分別輸入一個時域上100K周期的電源噪聲,峰峰值為1V的噪聲,LM2941電路如下所示:
 
開關電源(DC-DC)與LDO電源的區(qū)別---紋波
 
此時理想情況下5V的輸出變成了以下的結果:這時輸出電壓的紋波為500uA。
 
開關電源(DC-DC)與LDO電源的區(qū)別---紋波
 
根據上面的PSRR的公式我們可以計算出電源抑制比。
PSRR=20*log(1V/500uA)=66dB。
查閱該電源芯片的文檔,得到該指標如下:在100K處的PSRR滿足要求。
 
開關電源(DC-DC)與LDO電源的區(qū)別---紋波
 
而我們的開關電源紋波情況又是如何呢?以TPS5430進行仿真,結果如下:
 
開關電源(DC-DC)與LDO電源的區(qū)別---紋波
 
PSRR=20*log(1V/13mV)=37dB??梢妰烧叩牟罹噙€是比較大的。開關電源的紋波狀況的確比較惡劣。
(來源:一博自媒體,作者:黃剛)
 
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