電源設計到位需注意--固本問(wèn)題

1. 開(kāi)關(guān)電源這5V輸出的問(wèn)題

經(jīng)常有人抱怨自己的設計的系統在實(shí)驗室或生產(chǎn)車(chē)間里調試老化時(shí)一點(diǎn)問(wèn)題都沒(méi)有，可一到現查就不是頻繁復位就是采樣數據受干擾，真是干擾不斷。后來(lái)打開(kāi)機箱看了之后發(fā)現其供電系統直接是用開(kāi)關(guān)電源的5V輸出供電，正常情況下其輸出紋波僅有幾十毫伏，可到現場(chǎng)一看情況完全變了，壓根是幾倍的關(guān)系，而且串進(jìn)來(lái)的噪音更是讓人害怕。于是這給我們帶來(lái)了好的機會(huì )，這5V開(kāi)關(guān)電源如何用才能降低其噪音，最起碼能在降到對整個(gè)系統工作的影響達到我們所要求的范圍內。

那么目前我們怎么做才能達到這個(gè)要求的范圍，很簡(jiǎn)單，充分利用LDO和開(kāi)關(guān)電源上的電位器即可(圖1-1)。

方法是在你的原始設計中電源上一定預留好LDO的位置，今天的LDO已經(jīng)不是往日的78XX那樣個(gè)頭笨重，壓降甚大的年代，哪怕你的系統開(kāi)關(guān)電源質(zhì)量足夠好，別吝惜這該花的價(jià)錢(qián)，無(wú)非是不需要時(shí)我可以不焊接補上根短路線(xiàn)。

這其中涉及到一個(gè)LDO的選型問(wèn)題，實(shí)際此時(shí)在LDO選取時(shí)無(wú)非要注意三個(gè)問(wèn)題，一是你系統的最大耗電電流，二是想達到最低噪聲等級，除此之外就是如果你是5V系統只有0.3V的壓差空間對于一般的5V輸出開(kāi)關(guān)電源，這是因為開(kāi)關(guān)電源的輸出一般可以在±1%內可調，也就是±0.5V的范圍，你總要給開(kāi)關(guān)電源電壓輸出能力也留出點(diǎn)余量，這其中必須清楚一個(gè)概念就是LDO的壓差定義是當輸出電壓從器穩定電壓跌落2%時(shí)輸入與輸出之間的最小電壓差。根據以上條件你可以在TI,ON,linear……等公司的網(wǎng)站上選取合適的LDO品種，品種極為豐富，在設計的時(shí)候一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是必須通讀人家提供的datasheets文件，特別是注意LDO輸出電容的選擇，到底可不可以用電解電容還是陶瓷電容或鉭電容，這東西可要看清楚些，否則LDO的噪音也是壓不住的。另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是看好人家LDO的PCB標準布線(xiàn)結構圖，不要輕視這個(gè)，比你花更多時(shí)間去創(chuàng )新要好得多，畢竟是人家廠(chǎng)商的芯片設計的延伸。事實(shí)上以往有眾多兄弟用TI的TPS系列低噪音LDO降不下來(lái)噪音，結果拿原廠(chǎng)DEMO板測試結果就是不一樣，最后查到的原因還是布板問(wèn)題。

在LDO的選擇上我們往往最好還要知道的工藝結構特點(diǎn)，當然這不是完全必須的。目前市面的LDO有雙極工藝的和CMOS工藝的。圖1-2所示的雙極性L(fǎng)DO和CMOS LDO的基本拓撲結構，二者構成的區別說(shuō)簡(jiǎn)單就是一個(gè)是晶體管構成，一個(gè)是MOS管構成;二者的共同點(diǎn)都是基準，運放，調整管閉環(huán)結構。對于PNP晶體管的雙極性L(fǎng)DO其典型壓差約為0.3V，實(shí)際可能略有差別，但總體比CMOS LDO的要高。另外CMOS LDO的壓差取決與其內部的MOSFET的導通電阻，這種類(lèi)型器件的一個(gè)特點(diǎn)是壓差基本上與輸出電流同方向變化，即輸出電流越大壓差越大。CMOS LDO的一個(gè)好處是輸出電流加大只與MOSFET調整管有關(guān)，不會(huì )增加地線(xiàn)電流，而雙極性L(fǎng)DO則不具備此類(lèi)優(yōu)勢，當輸入輸出電壓接近時(shí),PNP管的基極電流要增加，如果時(shí)電池供電系統要發(fā)生此種情況恰好是電池電壓最低的時(shí)候，實(shí)際上也是容易對電池造成損壞最大的時(shí)候。

圖1-2

當然我們也不能否認雙極性L(fǎng)DO落伍，實(shí)際不然，目前同功率等級的LDO中，雙極性L(fǎng)DO往往比CMOS LDO具有更低的輸出噪音，在一些噪聲敏感的的電路和一些傳感器激勵電路中噪聲的選擇往往是關(guān)鍵因素之一，這時(shí)選擇雙極性L(fǎng)DO有相當的優(yōu)勢。試驗過(guò)在某24位AD系統中由于合理利用雙極性L(fǎng)DO替代原來(lái)的CMOS LDO，有效數位至少增加了半位，當時(shí)知識水平所限搞不懂原因，只是單純認為雙極性L(fǎng)DO的調整管是電流驅動(dòng)型其抗干擾能力要優(yōu)于MOSFET電壓驅動(dòng)，實(shí)際上這部分還要涉及到某些晶體管的頻響特性要優(yōu)于MOSFET的頻響特性等原因。