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适用于精密测试和测量系统的双极电源解决方案

  为了确保高精度,周详测试和丈量体系需求拥有低纹波和辐射噪声的电源解决计划,以避免下降高分辨率转换器旌旗灯号链的功能。在这些测试和丈量使用中,生成双极和/或断绝的体系电源在电路板面积、 纹波、EMI 和服从方面给体系设想职员带来了挑衅。   ADC 旌旗灯号链不会被开关电源的杂散纹波音毁坏。源丈量单位和直流源/电源关于限度地缩小高分辨率 DAC 旌旗灯号链上的杂散输入纹波拥有近似的请求。周详测试和丈量仪器还存在增添通道数以增添并行测试的趋向。在电断绝使用中,这些多通道仪器对通道间断绝的需要不息增添,此中必须在每一个通道的基础上天生电力。这推进了解决计划在坚持功能的同时需求越来越小的 PCB 占用空间。在这些使用中实行低噪声电源解决计划可能会致使 PCB 占用空间大于所需尺寸和/或因适度应用 LDO 稳压器或滤波器电路而致使电源服从下降。   比方,1 MHz 时纹波为 5 mV 的开关电源轨需求 LDO 稳压器和供电 ADC 的组合电源按捺比 (PSRR) 为 60 dB 或更高,才能将 ADC 输来由的开关纹波下降至5μV如下。关于高分辨率 18 位 ADC,这只是 LSB 的一小部份。侥幸的是,有一些解决计划经由过程与 μModule? 器件和组件举行更此外电源解决计划集成来简化这项使命,这些解决计划可提供更高的服从,同时下降辐射噪声和开关纹波,比方 Silent Switcher器件和高电源按捺比(PSRR) LDO 稳压器。

 

  图 1:拥有低电源纹波的非断绝双极性电源体系(±15 V 和 ±5 V)的电源解决计划。   许多周详测试和丈量仪器(比方源丈量单位或电源)需求多象限操纵起源和丈量正旌旗灯号和负旌旗灯号。这需要以低噪声且高效的体式格局从单个正电源输出天生负电源和正电源。让我们思量一个需要从单个正输出电源生成双极性电源的体系。图 1 表现了发生 ±15V 和 ±5V 的电源解决计划,并应用正负LDO 稳压器来过滤/缩小开关纹波,并天生额定的电压轨(比方 5V、3.3V 或 1.8V),为旌旗灯号疗养电路或ADC 和 DAC。   此处所示的电源轨解决计划是应用 LTpowerCAD? 中的体系设想器设想的。LTpowerCAD? 设想对象是一个残缺的电源设想对象步伐,能够光鲜明显简化许多电源产物的电源设想使命。   LTM8049 和 ADP5070/ADP5071 同意咱们接纳单个正输出,将其升压至所需的正电源,并将其反相以天生负电源轨。LTM8049 是一款 μModule 解决计划,大大简化了施行此操纵所需的组件数目 — 咱们只要增添输出和输入 。除了简化开关稳压器抉择组件和电路板结构方面的设想挑衅外,LTM8049 还限度地减少了生成双极电源所需的 PCB 占板面积和资料清单。假如需求较轻负载 (<~100 mA) 下的服从,ADP5070/ADP5071 是更好的抉择。虽然ADP5070解决计划需求更多内部组件(比方电感器和 ),但它同意对电源解决计划举行更多定制。ADP5070 和 LTM8049 均拥有同步引脚,可用于将开关频次与 ADC 时钟同步,以防止在 ADC 敏感时间段内切换外部 FET。这些稳压器在负载电流仅为 100 mA 时的高效率使其成为周详仪器电源的现实抉择。   LT3032 在单个封装中集成为了正负低噪声 LDO 稳压器,拥有宽事情局限。LT3023 集成为了两个拥有宽事情局限的低噪声、正 LDO 稳压器。两个 LDO 稳压器都设置为以的余量 (~0.5V) 运转,以限度地进步服从,同时还供应来自开关稳压器级的精良纹波按捺。这两款 LDO 稳压器均接纳小型 LFCSP 封装,可缩小 PCB 占地面积并简化物料清单。假如 LDO 稳压器需求更高程度的 PSRR 以进一步下降 MHz 范围内的开关纹波,则应思量应用 LT3094/LT3045 等 LDO 稳压器。LDO 级所需 PSRR 的抉择取决于组件的 PSRR,比方 ADC、DAC、和由电源轨供电的放大器。普通来讲,PSRR 较高的 LDO 稳压器因为动态电流较高,服从较低。   CN-0345 和 CN-0385 是应用 ADP5070 完成该解决计划的参考设想的两个示例。这些设想用于应用周详 ADC(比方 18 位/20 位 AD4003/AD4020)举行周详多通道数据收集。在 CN-0345 中,应用 LC 储能电路来过滤来自 ADP5070 的开关纹波,而不是应用 LDO 稳压器(如图 1 所示)。在参考设想 CN-0385 中,应用正负 LDO 稳压器(ADP7118 和 ADP7182)在ADP5070以后过滤开关纹波。能够在评价板用户指南中找到应用 ADP5070 为 AD5791 等双极 20 位周详 DAC 供电的示例。   这些示例展示了如安在数据收集和周详电源/电源等使用中应用 ADP5070 等开关稳压器生成双极电源时坚持高水平的精度功能。   断绝双极电源

  当出于平安缘故原由需求断绝周详测试和丈量仪器时,这会给跨断绝栅无效供应足够功率带来挑衅。在多通道断绝仪器中,通道间断绝意味着每一个通道都有一个电源解决计划。这就需求一个可以或许高效供电的紧凑型电源解决计划。图 2 表现了应用双极轨供应断绝电源的解决计划。

  适用于拥有低电源纹波的断绝式双极性电源体系的电源解决计划。   图 2:低电源纹波断绝式双极性电源体系的电源解决计划。   ADuM3470 和 LTM8067 使咱们可以或许在 5 V 断绝输出下经由过程断绝栅供应高达约 400 mA 的功率,而且服从很高。LTM8067 是一款集成为了变压器和其余组件的 ?Module 解决计划,可简化断绝电源解决计划的设想和结构,同时限度地缩小 PCB 占板面积和物料清单。LTM8067 断绝高达 2 kV rms。为了完成更低的输入纹波,LTM8068 集成为了一个输入 LDO 稳压器,可将输入纹波从 30 mV rms 下降至 20 μV rms,但输入电流下降至 300 mA。   ADuM3470 系列应用内部变压器供应断绝电源,同时还集成为了用于 ADC 和 DAC 数据传输和操纵的数字断绝通道。依据断绝解决计划的设置体式格局,断绝电源输入后能够接纳类似于图 1 的电源解决计划,如图 2 所示,经由过程单个正电源在断绝侧天生 ±15 V 电源轨。或许,ADuM3470 设想可设置为间接生成双极电源,无需额定的开关级。这会致使 PCB 面积更小的解决计划,但会就义服从。ADuM3470 可断绝高达 2.5 kV rms 的电压,而 ADuM4470 系列可用于高达 5 kV rms 的更此外电压断绝。   CN-0385 是完成 ADuM3470 解决计划的参考设想示例,如图 2 所示。ADP5070 用于断绝侧,从断绝 5.5 V 生成双极性 ±16 V 电源轨。该参考设想应用ADuM3470 中还包括数字断绝通道。CN-0393 是应用 ADuM3470 的近似设想。这是基于 ADAQ7980/ADAQ7988 μModule ADC 的银行断绝数据收集体系。在此设想中,ADuM3470 设置有内部变压器和 全波整流器,可直接天生 ±16.5 V,无需额定的稳压级。这同意更小的占地面积解决计划,但价值是服从较低。CN-0292 中表现了近似的解决计划,它是基于 AD7176 Σ-Δ ADC 的 4 通道数据收集解决计划,以及 CN-0233,   这些示例展示了如安在断绝数据收集或断绝电源中供应断绝电源以完成的功能程度,同时坚持较小的 PCB 占用空偶尔高水平的电源服从。   静音切换器架构可高效降压且乐音低   在图 1 所示的电源计划中,LDO 稳压器用于从 15V 降压至 5V/3.3V。这并非天生这些低电压轨的异常无效的要领。图 3 表现了应用 Silent Switcher μModule 稳压器 LTM8074 进步降压服从的解决计划。   LTM8074 是一款 Silent Switcher、μModule 降压稳压器接纳小型妹妹妹妹 占位面积 BGA 封装可以或许供应高达 1.2 A 的电流拥有低辐射噪声。Silent Switcher手艺排除开关电流发生的杂散场,从而下降传导和辐射噪声。该 ?Module 器件拥有高效率和极低的辐射噪声,使其成为为噪声敏感周详旌旗灯号链供电抉择依据连接到输入电源的组件比方放大器、DAC 或 ADC)的 PSRR能够间接从 Silent Switcher输入为它们供电,无需 LDO 稳压器依据需求进一步过滤电源纹波关于传统的切换器输入电流为1. 2 A 还意味着假如需求,它可以用于为 FPGA体系中的数字硬件供电。LTM8074 的小尺寸和高集成度使其异常适宜空间受限使用,同时简化并加快了开关稳压器电源设想结构。     图 3:降压至较低电压拥有低 EMI 的电源解决计划。   Silent Switcher手艺与 μModule 解决计划中的高集成度相结合,解决周详使用比方多通道丈量单位不息增添的密度需要挑衅,同时又不影响体系设想职员需求完成的高分辨率功能程度。
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