理想电源不存在
电源会波动,这种波动可能会影响电路性能,比如信号链质量。
电源纹波指标
电源电压不是固定值,而是围绕固定值上下波动。直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的,这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成份,这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。纹波电压(电流)越小,直流稳定电源越稳定。
纹波电压(电流)的指标形式:在额定输出和负载电流下,输出电压(电流)的纹波(包括噪声)峰峰值大小,通常以Peak-to-peak output ripple voltage峰峰值或者有效值表示。
纹波系数:在额定负载电流下,输出纹波电压的有效值与输出直流电压之比。即:
其中:
为输出纹波电压的有效值
输出直流电压
示例1
示例2
纹波多少才算高精度?
在高精度信号链设计中,纹波多少算是高精度?
这篇文章提出以下指标:
- 普通的数字I/O:电源的纹波噪声容限比较大,100mV左右都没问题;
- 继电器输出、光耦输出的电源:可容忍达100mV的纹波噪声;
- 工业通讯端口的供电:像RS-232、RS-485、CAN等总线型的电源,本身是数字信号,像RS-485、CAN还是差分形式传输,对电源的纹波噪声不那么敏感,电源的纹波噪声一般控制在75mV左右即可;
- 低速、低精度的数据采集系统:对精度和速度要求不高,纹波噪声控制在50mV一般都能满足数据采集的需求;
- 给低压CPU供电的电源:像类似于1.2V、0.8V的CPU供电系统,对电源的纹波噪声比较敏感,纹波噪声大时容易影响CPU的正常工作,甚至烧坏CPU,一般要求控制在30mV以内;
- 高速、高精度数据采集系统:对精度和速度都有较高要求,对电源的纹波噪声及其敏感,除要求电源的纹波噪声小外,还需选用一些高精度、共模抑制比大的运放来配合,电源的纹波噪声一般都需控制在10mV以内。
LDO的纹波小
和开关电源相比,LDO的纹波和噪声较低。因为LDO的PSRR很高,所以输入的电压变化对输出电压变化影响较小。PSRR对DC-DC的电压纹波进行衰减,比如TPS60400的纹波是35mVpp,PSRR如果是40dB,那么LDO纹波就变成0.35mVpp。
总结:LDO的高PSRR大幅衰减了电压纹波。一般LDO和DC-DC配合使用,电源树的设计也比较复杂。
LDO LT3094的PSRR表如下: