細(xì)說DC-DC轉(zhuǎn)換器的抗干擾性（1）

負(fù)載調(diào)節(jié)在給定輸出電流范圍內(nèi) (Iout) 定義輸出電壓 (Vout) 的變化。由于輸出電壓接近Vs輸入電壓，串聯(lián)輸出電壓調(diào)節(jié)晶體管 (Q1) 近飽和狀態(tài)和電壓/電流增益衰降，會(huì)導(dǎo)致負(fù)載調(diào)節(jié)特性惡化。這種情況也適用于線路調(diào)節(jié)。線路調(diào)節(jié)是在給定輸入電壓 (Vs) 范圍內(nèi)改變輸出電壓 (Vout)。同樣，Vo線路調(diào)節(jié)一般以mV級(jí)定義低電平Vs，隨著輸入電壓的變化，mV級(jí)可以放大十倍(與輸出電壓相比)，達(dá)到輸出電壓調(diào)節(jié)晶體管接近擊穿點(diǎn)時(shí)，其增益會(huì)隨之下降。線路調(diào)節(jié)還可以實(shí)現(xiàn)紋波抑制 (Vin/Vout比)，且應(yīng)大于60 dB，以避免AC波紋通過輸入電源線路接入線性調(diào)節(jié)器DC輸入電壓。紋波抑制對(duì)于需要保證精確增益和dc精度的模擬系統(tǒng)至關(guān)重要。對(duì)進(jìn)入線性調(diào)節(jié)器的電源紋波，還可以通過增加必要的電源去耦電容，進(jìn)一步濾除線性調(diào)節(jié)器輸入和輸出中不希望出現(xiàn)的紋波來加以改善 (后面我們將深入討論電源去耦問題)。

去耦示意圖 (Vout通過與兩個(gè)電容串聯(lián)的L接地)

圖2

正確去耦以降低噪聲的一些重要設(shè)計(jì)理念如圖2所示。將一個(gè)大容量電解電容C1 (一般為10 µF – 100 µF) 放在線性調(diào)節(jié)器輸出端附近 (2英寸以內(nèi))。這個(gè)電容用作電荷庫，可即刻為負(fù)載提供電流，而不必通過調(diào)節(jié)器/電感提供電荷。小容量電容C2 (一般為0.01 µF – 0.1 µF) 的位置應(yīng)盡可能靠近負(fù)載，這個(gè)電容的目的是降低負(fù)載的高頻噪聲。所有去耦電容應(yīng)連接大面積低阻抗接地層，以降低阻抗。線性調(diào)節(jié)器輸出端電感器L1 (通常采用小型鐵氧體磁珠) 限制系統(tǒng)內(nèi)噪聲并抑制外部負(fù)載高頻噪聲，同時(shí)避免內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲 (來自負(fù)載) 傳播到系統(tǒng)的其他部分。

去耦可以非常有效地濾除 (頻帶限制) 線性調(diào)節(jié)器的噪聲功率。線性調(diào)節(jié)器噪聲功率往往規(guī)定為幾微伏均方根值 (rms)，如LM340/78XX系列。這個(gè)噪聲值可以限定在10Hz至100 KHz窄帶寬范圍內(nèi)，但必須注意，如果不采用交流去耦的話 (如上所述)，實(shí)際噪聲帶寬會(huì)非常高。

最后，盡管線性調(diào)節(jié)器使用簡(jiǎn)便 (一般為3個(gè)端子，即輸入、接地和輸出)，在大部分電路環(huán)境下具有出色的DC和AC特性，但在熱特性方面存在極大局限性。由于線性調(diào)節(jié)器內(nèi)部電路輸入電壓Vs高于輸出電壓Vout (Vs-Vout>2V)，這種壓差(Vs-Vout)乘以輸出電流 (Iout) 給出的功率值，最終成為線性調(diào)節(jié)器和系統(tǒng)的熱耗散。必須認(rèn)真考慮這種熱量轉(zhuǎn)換因素。在整個(gè)設(shè)計(jì)中，必須考慮正確散熱和系統(tǒng)周圍氣流問題。例如，如果線性調(diào)節(jié)器最大結(jié)溫為150 °C (且系統(tǒng)中沒有散熱器或氣流)，系統(tǒng)環(huán)境溫度可達(dá)到125 °C;如果Θja接近 50 °C/W，線性調(diào)節(jié)器最大功率輸出應(yīng)限制在 ½ W以下，以保持在可接受的結(jié)溫極限以內(nèi)。這是為什么線性調(diào)節(jié)器對(duì)于需要大功率和熱效率的系統(tǒng)存在顯著缺點(diǎn)。下面的文章，我們將討論解決這兩個(gè)問題的開關(guān)調(diào)節(jié)器。

線性調(diào)節(jié)器仍是電子器件和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，無論驅(qū)動(dòng)其他器件的獨(dú)立電路，還是驅(qū)動(dòng)其他片上電路的子單元。為保證整體系統(tǒng)達(dá)到最高性能，需要認(rèn)真設(shè)計(jì)并遵守技術(shù)規(guī)格的要求。