低壓差線性穩壓器（LDO）最大的優點之一是它們能夠衰減開關模式電源產生的電壓紋波。這對鎖相環（PLL）和時鐘等信號調節器件在內的數據轉換器尤為重要，因為噪聲電源電壓會影響性能。我的同事Xavier Ramus在博客中介紹了噪音對信號調節設備的不利影響：減少高速信號鏈電源問題。然而，電源抑制比（PSRR）仍然通常被誤認為單一的靜態值。在這篇文章中，我將嘗試說明什么是PSRR以及影響它的變量有哪些。
什么是PSRR？
PSRR是許多LDO數據手冊中的公共技術要求。它規定了某個頻率的AC元件從輸入到LDO輸出的衰減程度。公式1表示PSRR為：
(1)
該等式告訴您衰減越高，每分貝的PSRR值越高。（應該指出的是，一些供應商會使用負號來表示衰減。大多數供應商，包括德州儀器都不這樣用。）
在數據手冊的電氣特性表中找到頻率為120Hz或1kHz的PSRR并不罕見。但是，單獨使用此規范可能對確定指定LDO是否符合您的過濾要求沒有多大幫助。讓我們來看看為什么這么說。
確定您的應用程序的PSRR
圖1展示了一個從12V電源軌調節4.3V的DC / DC轉換器，。其次是TPS717，一款高PSRR LDO，用于調節3.3V電源軌。在4.3V電源軌上，開關產生的紋波達到±50mV。LDO的PSRR將決定 TPS717輸出端的紋波量。
圖 1：使用LDO來過濾開關噪聲
為了確定衰減程度，您必須首先知道波紋在哪個頻率出現。假設這個例子頻率為1MHz，因為它正好處于常用開關頻率范圍的中間。您可以看到，指定為120Hz或1kHz的PSRR值無助于此分析。相反，您必須參考圖2中的PSRR圖。
圖2：VIN - VOUT = 1V時，TPS717的PSRR曲線
在下列條件下，1MHz時的PSRR指定為45dB：
- IOUT = 150mA
- VIN – VOUT = 1V
- COUT = 1μF
假設這些條件符合你自己的條件。在這種情況下，45dB相當于178的衰減系數。您可以預定輸入端的±50mV紋波在輸出端被壓縮至±281μV。
改變條件
但假設您改變了條件，并決定將VIN - VOUT delta降至250mV，以便更有效地進行調節。然后您需要查看圖3中的曲線。
圖3：VIN - VOUT = 0.25V時，TPS717的PSRR曲線
您可以看到，在所有其他條件保持不變的情況下，1MHz時的PSRR降至23dB，或者說衰減系數為14。這是由于CMOS通道元件進入三極管（或線性）區域; 也就是說，隨著VIN - VOUT三角接近壓差電壓，PSRR開始下降。（請記住，壓差電壓是關于輸出電流以及其他因素的函數。因此，較低的輸出電流會降低壓差并有助于提高PSRR。）
改變輸出電容也會有影響，如圖4所示。
圖4：VIN - VOUT = 0.25V，COUT =10μF時，TPS717的PSRR曲線
將輸出電容從1μF增加到10μF，盡管VIN-VOUT增量保持在250mV，1MHz時的PSRR增加到了42dB。曲線中的高頻峰已經向左移動。這是由于輸出電容器的阻抗特性導致的。通過適當調整輸出電容的大小，您可以調整或增加衰減，使之與特定的開關噪聲頻率一致。
轉動所有旋鈕
只需調整VIN - VOUT和輸出電容，就可以改善特定應用的PSRR。但這絕不是影響PSRR的唯一變量。表1展示了各種影響因素。
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參數
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PSRR
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低頻
(<1kHz)
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中頻
(1kHz – 100kHz)
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高頻
(>100kHz)
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VIN – VOUT
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+++
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+++
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++
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輸出電容器（COUT）
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沒有效果
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+
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+++
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降噪電容器（CNR）
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+++
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+
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沒有效果
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前饋電容（CFF）
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++
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+++
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+
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PCB布局
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+
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+
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+++
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表1：影響PSRR的變量
我將在未來的帖子中討論其他影響因素。但現在，我希望您更熟悉可供給您使用的各種工具，可以幫助您設計出有效的LDO濾波器。 |
