LDO:优点是噪声低、静态电流小、体积小、外围电路简单、成本低;缺点是输入输出电压差较大会导致转换效率低,原因是LDO利用电阻分压来降压,降下来的电压转换成了热量,因此能量损耗大。
DC-DC:优点是大电流、转换效率高;缺点是噪声大、体积大。
LDO因为其特点,适用于输入输出相差不大的、负载不太重的(经验输出电流500MA以下)、降压电路上。前两个限定词是在限制电源发热,后一个是电源本身根本做不到。如果满足了这三个特点,首选LDO,因为它的输出性能优秀,纹波小,噪声低。对于那种输入输出相差较大的、负载重的、升压系统中,只要占了其一,就只能选用DCDC。
在使用DCDC的时候,输出端会常并一个104电容,稍微滤一下纹波。但由于本身特点决定,纹波性能如何优化DCDC也不会比LDO好,开关频率越高的产品,纹波干扰越大。
要根据负载能吃多少电流来决定电源的规格。计算的时候一定要留有余量。如果是主供电源,一定要算好每一条支路的功耗总和,再折算到输入端计算功耗,需要注意的是,一定要把效率算上。
电源在不同的应用环境中的效率不太一样,多数的DC/DC可以达到75%以上,有的做的更加优秀的平均效率可以到80%甚至85%以上。所以这时候一定要看好规格书里的参数,最好是要看各种情况下的效率曲线,比干巴巴的数字要直观得多。
输入电容和输出电容对于DCDC和LDO也都是必须的,具体选型要根据厂家的规格书来看,并且尽量跟厂家沟通,因为他们才是最了解自己产品的,不要怕麻烦而不去沟通。而经验来看,在电源输入端摆放一颗104电容是有必要的,越近越好。
开关电源的电磁兼容设计主要从以下三个方面入手:
1,减小干扰源的电磁干扰能量;
2,切断干扰传播途径;
3,提高受扰设备的抗干扰能力。
DC/DC 变换器输入滤波电路的设计
如图所示,FV1 为瞬态电压抑制二极管,RV1 为压敏电阻,都具有很强的瞬变浪涌电流的吸收能力,能很好的保护后级元件或电路免遭浪涌电压的破坏。Z1 为直流 EMI 滤波器,必须良好接地,接地线要短,最好直接安装在金属外壳上,还要保证其输入、输出线之间的屏蔽隔离,才能有效的切断传导干扰沿输入线的传播和辐射干扰沿空间的传播。L1、C1 组成低通滤波电路,当 L1 电感值较大时,还需增加如图所示的 V1 和 R1 元件,形成续流回路吸收 L1 断开时释放的电场能,否则 L1 产生的电压尖峰就会形成电磁干扰,电感 L1 所使用的磁芯最好为闭合磁芯,带气隙的开环磁芯的漏磁场会形成电磁干扰,C1 的容量较大为好,这样可以减小输入线上的纹波电压,从而减小输入导线周围形成的电磁场。
DC/DC 变换器输入滤波电路
DC-DC电源输出纹波测量方法
现代电子产品应用通常包含嵌入式运算处理和无线连接功能,这些电路经常具有高的脉动和重型负载性能,同时需要低的输入电压波纹。因此要求新一代DC-DC转换器具有更快的瞬态响应,并在快速波动负载条件下保持稳定的输出电压,输出电压的纹波应该和LDO一样,甚至更好。为了评估这些转换器输出的电压纹波,重要的是要了解更好的测量方法,以至于不把大量的噪声耦合到测量波形中从而影响测量结果。
在测量输出纹波时,不同的测量方法收集到干扰的噪声不同,测量结果掩盖在噪声中,影响了对电源转换器性能的评估。图1显示了噪声分量叠加在实际输出纹波上,导致测量输出纹波大于实际输出纹波。这在使用常规测量方法时是很常见的,直接将普通的无源示波器探头连接到输出端子上。下一节将介绍测量误差产生的原因以及解决这一问题的技术。
图1:测量中叠加了电压纹波和噪声分量、
2.测量输出电压纹波
图2:传统测试方法vs 接地弹簧测试方法
传统的连接方式测量无法准确获得电源转换器的电压纹波,因为较长的地线和顶部的探头钩子可能形成环路天线效应,吸收周围的环境噪声。将噪声叠加在输出电压纹波上,使测量结果不准确。为了获得实际的输出电压纹波,在测量装置中必须使测量回路最小化。使用示波器的探头针和接地弹簧的测量方法是最推荐的精确测量方法之一,以其易于使用和较小的测量回路而闻名。使用这种方法,可以很容易地减小噪声收集环路。
备注:注意,测量点也会影响输出纹波测量结果,所以要考虑的第二件事是选择测量点,使噪声收集回路最小化。通常,适当的测量点应在输出滤波电容焊盘上。测量点离电容器越近,在测量过程中产生的噪声越小。图2为使用示波器的探头和接地弹簧测量电源输出电容的两端,输出端子采用常规测量方法。传统方法的噪声采集环路形成的面积远大于接地弹簧法,这就解释了为什么在测量波形上出现了大量的噪声。最后,重要的是根据应用选择一个可合意的示波器采样带宽。有了以上三个提示,测量准确的输出纹波电压就可以很容易的实现。
图3显示了在不同示波器采样带宽设置下,使用传统的长测量回路方法与接地弹簧方法测量输出端子上电容的数据比较。结果表明,传统的长测量回路方法得到的波形上的噪声和纹波大,而接地弹簧测量方法缩短了测量环路,输出波形更加清晰,可以准确测量输出纹波。
图3: 20MHZ电压纹波测量波形
图3: 200MHZ电压纹波测量波形
图3: 500MHZ电压纹波测量波形
3.简单/实际的技巧
最小化测量回路
在DC-DC转换器的输出电压纹波测量中,测量环路面积在对噪声采集中起着重要的作用。要始终考虑最小化循环区域。该方法可以减小噪声对纹波测量值的影响。
选择合适的测量点
确保测量的回路区域足够小。一般情况下,选择离输出电容越近的测量点,而且连接阻抗越低越好。测量点离电容器越近,在测量过程中产生的噪声越小。
设置合意的采样带宽
对于不同的应用,临界载荷对电源转换系统输出纹波噪声的敏感程度可能会有所不同.对于噪声敏感的应用,如高分辨率模数转换器(ADC)或音频应用,建议在全带宽下测量输出纹波,而对于噪声不敏感的应用,可以选择20MHz的采样带宽。请注意,在全示波器采样带宽下,底噪仍需检查,以保证输出纹波的测量准确。
4.结论
使用示波器的探头和接地弹簧法测量DC-DC输出电压纹波的时受到噪声影响较少,易于实现,数据获取精度高.示波器选择合适的采样带宽和合适的测试点,可以很容易地实现精确的测量. 它对大多数DC-DC转换器进行快速检查非常好