從DC/DC轉換器驅動(dòng)ADC電源

在“與ADC接口：電源(第五部分)”中，我們討論了使用DC/DC轉換器(開(kāi)關(guān)穩壓器)和LDO來(lái)驅動(dòng)ADC電源輸入時(shí)的開(kāi)關(guān)雜散和LDO/ADC的PSRR。 通過(guò)本系列博客，我們已經(jīng)知道，這種方法比僅使用LDO更有效。 在本篇博客中，我們將更進(jìn)一步，討論直接從DC/DC轉換器驅動(dòng)ADC電源(如圖1所示)。 輸入電源電壓為6.0 V，降壓至1.8 V以提供ADC電源電壓。 我已將位于DC/DC轉換器輸出端的LC濾波器單獨顯示出來(lái)，因為它對于該設計特別重要，其作用是濾除DC/DC轉換器開(kāi)關(guān)頻率處產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)瞬變雜散。

圖1. 采用DC/DC轉換器和LDO驅動(dòng)ADC電源輸入

再次以AD9683為例來(lái)說(shuō)明。 在本例中，我們將使用具有1 A輸出電流能力的ADP2442 DC/DC轉換器。 這對于A(yíng)D9683是足夠的，后者需要的最大總電流為263 mA。 為了產(chǎn)生適當的應用電路，以便ADP2442驅動(dòng)AD9683，我們再次求助于A(yíng)DIsimPower工具，針對ADP2442有ADP2442 ADIsimPower工具可用。 第一步是輸入系統參數，如圖2所示。

圖2. ADP2442/AD9683設計參數

如上所述，ADP2442使用6.0 V電源，輸出電壓為1.8 V，輸出電流為260 mA。 我使用了AD9683的最大總電流消耗，并將溫度設置為最大工作溫度85oC。 這將確保設計能在多數應用的最高典型溫度下工作。 我選擇讓工具設計的應用電路具有最低成本。 其他選擇包括最少元件數、最高效率和最小尺寸。 之所以選擇最低成本，是因為當今許多應用的主要目標之一是實(shí)現成本最少的解決方案。 利用這些輸入，工具產(chǎn)生了圖3和圖4所示的電路方案和數值。

圖3. ADP2442/AD9683應用電路原理圖

圖4. ADP2442/AD9683應用電路元件值(最低成本)

最低成本方案得出的總BOM(物料清單)成本為2.218美元。 根據Rfreq的值，可以看出開(kāi)關(guān)頻率設置為1 MHz。 此時(shí)的效率(無(wú)圖示，而是由設計工具產(chǎn)生)約為75%。 輸出電感為3.3 µH Coilcraft元件，輸出電容為10 µF Taiyo Yuden元件。 如果我們在設計工具中選擇最高效率方案，則將產(chǎn)生圖5所示的BOM。

圖5. ADP2442/AD9683應用電路元件值(最高效率)

最高效率方案的總BOM成本為2.693美元，僅比上例略高一點(diǎn)。 這一變化導致輸出電感值從3.3 µH提高到10 µH。 如BOM成本表格所示，輸出電感是系統成本的最大影響因素。 它是DC/DC轉換器的關(guān)鍵元件。 通常選擇具有低直流電阻(DCR)、高自諧振頻率(SRF)、高飽和電流(ISAT)的輸出電感。 此外，Rfreq的值也不同，開(kāi)關(guān)頻率設置為314 kHz，而不是最低成本方案的1 MHz。 但是，本例的總效率從75%提高到89%。 該工具非常靈活，用戶(hù)可以根據特定系統設計選擇最佳解決方案。

采用這款設計工具設計ADI電源解決方案，讓我想起ADI公司有多款軟件設計工具可用來(lái)在物理設計之前開(kāi)發(fā)系統原型，以及在沒(méi)有硬件的情況下評估產(chǎn)品性能。 請繼續關(guān)注，下一篇將討論ADIsimADC。