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PCB設計中LDO電源的紋波情況分析

鉅大LARGE  |  點擊量:1730次  |  2020年02月12日  

上期文章講完了開關電源和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勢。其中,它最大的一個優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。



pSRR=20*log(Vin_ripple/Vout_ripple)


我們繼續以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:



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。



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。



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:



pSRR=20*log(1V/13mV)=37dB。可見兩者的差距還是比較大的。開關電源的紋波狀況的確比較惡劣。


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