大多數(shù)便攜設(shè)備包含電壓調(diào)節(jié)器或其它類型的電源電路,許多非便攜式設(shè)備中使用的小尺寸光刻技術(shù)IC要求較低的供電電壓,也必須由特定的電源電路來提供。然而許多設(shè)計(jì)者并不完全了解,電壓調(diào)節(jié)器和電源電路的選擇對于電池壽命、電磁干擾/電磁兼容(EMI/EMC)規(guī)范的兼容性、甚至產(chǎn)品的基本性能能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求都有著重大影響。以下就有關(guān)電源電路中電氣噪聲的產(chǎn)生和傳播機(jī)制及物理原理進(jìn)行討論。
電壓調(diào)節(jié)器
最為普通的功率轉(zhuǎn)換器就是電壓調(diào)節(jié)器。它可以接受一個(gè)在某給定范圍內(nèi)變動(dòng)的輸入電壓,并產(chǎn)生一個(gè)不變的輸出電壓。電壓調(diào)節(jié)器主要包含兩大類:開關(guān)型和所有其它類型(主要是線性和并聯(lián)型)。不同于開關(guān)一體成型電感器打樣 型調(diào)節(jié)器,線性和并聯(lián)型的適用范圍很有限,因?yàn)槠漭敵鲭妷罕仨毐3值陀谳斎腚妷?。另外,大多?shù)開關(guān)調(diào)節(jié)器的效率也優(yōu)于對應(yīng)的線性或并聯(lián)模壓電感生產(chǎn)廠家型調(diào)節(jié)器。不過,線性/并聯(lián)型調(diào)節(jié)器的低噪聲和簡單性使它們相對于開關(guān)調(diào)節(jié)器更有吸引力。
最簡單的電壓調(diào)節(jié)器是并聯(lián)型調(diào)節(jié)器,它通過調(diào)節(jié)流過電阻的電流,使輸入電壓下降到一個(gè)穩(wěn)定的輸出電平。齊納二極管具有類似功能,但齊納管中的功率消耗過大,且負(fù)載調(diào)整(輸出電壓隨負(fù)載電流的變化)很差。有些并聯(lián)調(diào)節(jié)器允許利用分壓網(wǎng)絡(luò)設(shè)定穩(wěn)定電壓,但通常是作為一個(gè)功能模塊出現(xiàn)在更為復(fù)雜的調(diào)節(jié)器或電源中。一般來講,并聯(lián)調(diào)節(jié)器一體電感廠適合于負(fù)載電流變化不大的低功耗系統(tǒng)。然而,這種狹窄的應(yīng)用范圍可以通過增加一個(gè)有源調(diào)整元件(通常是一個(gè)雙極晶體管)而得以擴(kuò)展,此時(shí)的并聯(lián)調(diào)節(jié)器就轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性調(diào)節(jié)器。
線性電壓調(diào)節(jié)器
線性電壓調(diào)節(jié)器利用一個(gè)有源調(diào)整元件(雙極型或MOSFET)將輸入電壓降低至穩(wěn)定的輸出電壓。這類器件中,低壓差型(LDO)在過去的十年中已十分流行。壓差指維持輸出穩(wěn)定所需的最小電壓差異(輸入和輸出之間)。降落電壓高達(dá)1V的調(diào)節(jié)器一度被稱為LDO,但更典型的壓差值在100mV至300mV之間。
線性調(diào)節(jié)器的輸入電流接近于輸出電流,它的效率(輸出功率除以輸入功率)是輸出/輸入電壓比的函數(shù)。因此,壓差是一個(gè)非常重要的性能,因?yàn)楦偷膲翰钜馕吨叩男?。如果輸入電壓高出輸出很多,或者它在很寬的范圍?nèi)變動(dòng),那么就很難獲得比較高的轉(zhuǎn)換效率。除此之外LDO調(diào)節(jié)器還可作為一道屏障來隔離開關(guān)調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的噪聲(進(jìn)一步討論)。在此用途中,LDO調(diào)節(jié)器的低壓差特性有利于改善電路的總體效率。