了解開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出，加快羅克韋爾AB模塊設(shè)計(jì)
    羅克韋爾AB模塊zui大程度降低開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出紋波和瞬變十分緊張，尤其是為高分辨率ADC之類噪聲敏感型器件供電時(shí)，輸出紋波在ADC輸出頻譜上將體現(xiàn)為*的雜散。為避免降低信噪比(SNR)和無雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)，開關(guān)調(diào)節(jié)器通常以低壓差調(diào)節(jié)器(LDO)代替，捐軀開關(guān)調(diào)節(jié)器的高服從，換取更干凈的LDO輸出。了解這些偽像可讓設(shè)計(jì)人員成功將開關(guān)調(diào)節(jié)器集成到更多的高、噪聲敏感型應(yīng)用中。
    本文介紹測(cè)量開關(guān)調(diào)節(jié)器中的輸出紋波和開關(guān)瞬變的有用方法。對(duì)這些參數(shù)的測(cè)量要求特別很是細(xì)心，由于糟糕的設(shè)置可能會(huì)導(dǎo)致讀數(shù)錯(cuò)誤，示波器探針旌旗燈號(hào)和接地引線形成的環(huán)路會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生寄生電感。如許會(huì)增長與快速開關(guān)瞬變有關(guān)的瞬變幅度，因此必須保持較短的連接、有用的方法以及寬帶寬。此處，采用ADP2114雙通道2 A/單通道4 A同步降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器，演示測(cè)量輸出紋波和開關(guān)噪聲的方法。這款降壓調(diào)節(jié)器具有高服從，開關(guān)頻率zui高可達(dá)2 MHz。
    輸出紋波和開關(guān)瞬變
    輸出紋波和開關(guān)瞬變?nèi)Q于調(diào)節(jié)器拓?fù)湟约巴獠吭骷臄?shù)值與特征。輸出紋波是殘余交流輸出電壓網(wǎng)絡(luò)營銷顧問，與調(diào)節(jié)器的開關(guān)操作密切相干。其基頻與調(diào)節(jié)器的開關(guān)頻率雷同。開關(guān)瞬變是在開關(guān)轉(zhuǎn)換過程中發(fā)生的高頻振蕩。它們的幅度以zui大峰峰值電壓透露表現(xiàn)，該值很難正確測(cè)量，由于它與測(cè)試設(shè)置高度相干。圖1表現(xiàn)輸出紋波和開關(guān)瞬變示例。
    圖1. 輸出紋波和開關(guān)瞬變
    輸出紋波考慮因素
    調(diào)節(jié)器的電感和輸出電容是影響輸出紋波的重要元件。較小的電感會(huì)產(chǎn)生更快的瞬變相應(yīng)，但代價(jià)是電流紋波更大；而較大的電感會(huì)讓電流紋波更小，響應(yīng)的代價(jià)就是瞬變相應(yīng)較慢。采用低有用串聯(lián)電阻(ESR)的電容可zui大程度削減輸出紋波。帶電介質(zhì)X5R或X7R的陶瓷電容是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。通常使用大電容來降低輸出紋波，但輸出電容的尺寸和個(gè)數(shù)卻是以捐軀成本和PCB面積得來的。
    頻域測(cè)量
    對(duì)電源模塊工程師而言，測(cè)量不必要的輸出旌旗燈號(hào)時(shí)遼寧人事考試信息網(wǎng)，考慮頻率域是特別很是有效的，它能提供一種更好的視角，了解輸出紋波及其諧波位于哪些離散頻率，以及各自對(duì)應(yīng)哪些不同的功率水平。圖2表現(xiàn)的是一個(gè)頻譜的例子。這類信息可幫助工程師確定所選開關(guān)調(diào)節(jié)器是否適合其寬帶RF或高速轉(zhuǎn)換器應(yīng)用。
    若要進(jìn)行頻率域測(cè)量，可在輸出電容兩端連接一個(gè)50Ω同軸電纜探針。旌旗燈號(hào)通過隔直電容，停止于頻譜分析儀輸入端的50Ω端接電阻。隔直電容可阻止直流電流穿過頻譜分析儀，避免直流負(fù)載效應(yīng)。50Ω傳輸環(huán)境可以zui大限度削減高頻反射和駐波。
    輸出電容是輸出紋波的重要來源，因此測(cè)量點(diǎn)應(yīng)該盡可能靠近。從旌旗燈號(hào)到接地點(diǎn)的環(huán)路應(yīng)該盡可能比較小，以便盡量削減可能影響測(cè)量效果的額外電感。圖2表現(xiàn)頻域的輸出紋波協(xié)調(diào)波。ADP2114在工作條件下，于基頻處產(chǎn)生4 mV p-p輸出紋波。
    羅克韋爾AB模塊采用頻譜分析儀的頻域圖
    時(shí)域測(cè)量
    采用示波器探針時(shí)，不用長接地引線可避免形成接地環(huán)路，由于旌旗燈號(hào)和長接地引線形成的環(huán)路會(huì)產(chǎn)生額外電感和較高的開關(guān)瞬變。
    測(cè)量低電平輸出紋波時(shí)，使用1×無源探針或50Ω同軸電纜，而非10×示波器探針，由于10×探針會(huì)使旌旗燈號(hào)衰減10倍，從而使低電平旌旗燈號(hào)降為示波器本底噪聲。圖3表現(xiàn)的是次優(yōu)探測(cè)方法。圖4表現(xiàn)采用500MHz帶寬設(shè)置時(shí)的波形測(cè)量效果。高頻噪聲和瞬變屬于長接地引線形成的環(huán)路所造成的測(cè)量假旌旗燈號(hào)，并非開關(guān)調(diào)節(jié)器所固有。
    圖3. 接地環(huán)路產(chǎn)生輸出偏差
    圖4. 開關(guān)節(jié)點(diǎn)(1)和交流耦合輸出波形(2)
    有幾種方法可以減小雜散電感。一種方法是移除標(biāo)準(zhǔn)示波器探針的長接地引線，并將其管體連接接地基準(zhǔn)點(diǎn)。圖5表現(xiàn)和管體方法。然而，在本例中，連接錯(cuò)誤的調(diào)節(jié)器輸出點(diǎn)，而非直接連接輸出電容；方法應(yīng)當(dāng)是直接與輸出電容相連。接地引線已移除，但PCB上走線引起的電感仍然存在。圖6表現(xiàn)采用500MHz帶寬設(shè)置時(shí)的波形效果。由于移除了長接地引線不銹鋼水利控制閥，所以高頻噪聲有所降低。