DC-DC轉換器與ADC電源接口

目前為止，我們討論了各種不同類(lèi)型的ADC電源輸入，以及驅動(dòng)它們的一些方法。 我們主要偏重于使用LDO，但也看出來(lái)，這并不總是最好的方法。 取決于系統的限制因素和性能規格，采用其它拓撲可能會(huì )更好。 因此之故，讓我們看看使用DC-DC轉換器(有時(shí)也稱(chēng)為開(kāi)關(guān)調節器)以及LDO來(lái)驅動(dòng)ADC電源輸入的情況(見(jiàn)圖1)。

圖1. 至ADC電源輸入 采用DC-DC轉換器和LDO驅動(dòng)ADC電源輸入

使用DC-DC轉換器時(shí)，重要的是需確保輸出LC濾波器經(jīng)適當設計，滿(mǎn)足設計的電流要求以及DC-DC轉換器的開(kāi)關(guān)頻率要求。 此外同樣重要的是，應保持電流開(kāi)關(guān)路徑上具有極短的電流返回環(huán)路，且環(huán)路緊密?chē)@DC-DC轉換器。 這部分內容我們將僅作概要討論，并討論ADC數字化數據的FFT期間出現的影響。

首先，我們來(lái)看看功耗，就像之前的文章中中我們所做的那樣。 本例中，我們假定輸入采用5.0 V供電軌，并使用ADP2114 DC-DC轉換器和ADP1741 LDO。 可以下載該器件的ADIsimPower工具，來(lái)計算ADP2114的功耗。 該工具將幫助我們計算ADP2114的功耗，并生成原理圖與設計。 對于本例，我們將只討論此工具計算的功耗。

讓我們再次考慮AD9250;該器件所要求的總電流為395 mA，輸入電源電壓為5.5 V，輸出電壓為2.5 V，并在工具中選擇“功效最高”設計(見(jiàn)下文圖2)。

圖2. ADP2114/ADP2116 ADIsimPower Designer工具

功耗為37 mW。 這比之前我們所看的那個(gè)示例的功效要高多了! 這就是DC-DC轉換器引人入勝的原因之一。 結束本示例之際，讓我們來(lái)計算ADP1741的功耗;現在我們可以從ADP2114獲得2.5 V電源電壓。

這種情況下，ADP1741功耗為(2.5 V – 1.8 V) x 395mA = 276.5 mW。 這意味著(zhù)最大結溫Tj將等于TA + Pd x θ ja = 85℃ + 276.5 mW x 42℃/W = 96.61℃;該數值大幅低于A(yíng)DP1741的最大結溫額定值150℃。 相比前一個(gè)示例，本示例的工作條件要好得多。 那么結論是什么呢? 使用DC-DC轉換器時(shí)，必須考慮某些因素。 由于DC-DC轉換器是一個(gè)開(kāi)關(guān)器件，因此需要考慮到開(kāi)關(guān)瞬態(tài)會(huì )表現為ADC輸出頻譜中的雜散(如圖3所示)。

圖3. 帶開(kāi)關(guān)雜散的數字化ADC數據FFT

這些開(kāi)關(guān)雜散的開(kāi)關(guān)位置取決于DC-DC轉換器的開(kāi)關(guān)頻率以及ADC的輸入頻率。 開(kāi)關(guān)雜散會(huì )與輸入信號相混合，而雜散會(huì )在fIN – fSW和fIN + fSW處產(chǎn)生。 好消息是，若設計得當，可最大程度減小這些雜散的幅度;在很多情況下，雜散幅度可以減小至低于A(yíng)DC頻譜中的諧波或其它雜散，因而可忽略。 ADIsimPower工具提供了原理圖以及布局布線(xiàn)建議，從而用戶(hù)可獲得最優(yōu)設計，最大程度降低DC-DC轉換器的開(kāi)關(guān)動(dòng)作影響(參見(jiàn)圖4和圖5)。

圖4. ADP2114建議原理圖

圖5. ADP2114建議布局布線(xiàn)

我鼓勵大家使用ADIsimPower工具。 當需要為系統生成電源設計時(shí)，該工具十分好用。 本文中，我們將此工具用于A(yíng)DC;但這款工具并不局限于A(yíng)DC。