開(kāi)關(guān)調節器的性能分析
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傳統上，開(kāi)關(guān)調節器不宜用于直接為ADC供電。然而，開(kāi)關(guān)調節器技術(shù)已今非昔比，當與后置濾波、精心的設計和布局布線(xiàn)做法相結合，開(kāi)關(guān)調節器可以用作許多高速模數轉換器的高效率電源解決方案。如圖2所示，開(kāi)關(guān)調節器的效率可達95%，相比于LDO，系統功耗顯著(zhù)降低。對于一個(gè)功耗為780mW的1.8V單電源ADC，如果使用開(kāi)關(guān)調節器電源，整體系統功耗可降低640mW或更多。此外，開(kāi)關(guān)電源設計消除了線(xiàn)性級這一熱源，PCB的總體熱量得以降低，因而對風(fēng)扇和散熱器等額外冷卻措施的需求會(huì )減少。
不過(guò)，開(kāi)關(guān)調節器確實(shí)會(huì )產(chǎn)生噪聲，必須通過(guò)精心的設計和布局布線(xiàn)予以控制。開(kāi)關(guān)電源主要有兩類(lèi)噪聲：開(kāi)關(guān)紋波和高頻噪聲。對于恒頻開(kāi)關(guān)調節器，開(kāi)關(guān)紋波會(huì )在開(kāi)關(guān)頻率及其倍數頻率產(chǎn)生能量。高頻噪聲由轉換器中的電壓和電流快速跳變而產(chǎn)生。1-5ns的典型上升時(shí)間可以在70-350MHz區間內產(chǎn)生能量。對這兩個(gè)噪聲源均必須進(jìn)行充分濾波，以免其干擾轉換器的工作，降低轉換器的性能。這可能需要使用多級LC濾波器，以降低紋波并衰減噪聲。為保持直流調節能力，開(kāi)關(guān)電源控制環(huán)路可以在輸出濾波器的兩級附近閉合。為保持穩定性，環(huán)路穿越頻率必須較低。ADC給電源帶來(lái)的負載特性基本上是一個(gè)與時(shí)鐘頻率成正比的直流負載。由于該負載是恒定的，開(kāi)關(guān)調節器的瞬態(tài)響應相對不重要，因此低環(huán)路穿越頻率在這種情況下是可以接受的。對調節器進(jìn)行外部補償可以更輕松實(shí)現這一目標。
對輸出電源電壓上的噪聲進(jìn)行充分濾波至關(guān)重要，但設計人員也必須盡量減小從電源所含磁性元件（電感）到與ADC時(shí)鐘或信號路徑相關(guān)的巴倫或變壓器之間的磁場(chǎng)或電場(chǎng)耦合。將電源電感放在PCB上的另一端并遠離關(guān)鍵的ADC時(shí)鐘和輸入相關(guān)電路，有助于減小這種耦合。
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