對噪聲敏感應用中的配電系統設計要千萬小心謹慎，在電源管理設計中不僅要考慮所有的常用參數，像輸入電壓、輸出電壓和電流等，此外，還要考慮如何處理影響音頻和視頻信號完整性的電源噪聲。

選擇低噪聲和高PSRR特征的線性穩壓器

只要有可能，選擇線性穩壓器直接給信號調節和信號處理元件供電。所有的電壓調節器都會給系統帶來噪聲，但是線性穩壓器相對于其“近親”DC-DC轉換即開關穩壓器產生的噪聲更少。線性穩壓器可以提供良好的電源紋波抑制（PSRR），也稱為音頻敏感系數。在任何開關電源的開關頻率上的高PSRR規范作為線性穩壓器的輸入將會有助于減少開關噪聲，以至于不會被引進到信號鏈和引起干擾問題。這種技術叫做后調節。

記住，PSRR在更高頻率下最終將下降至0分貝。大多數開關電源在100kHz至2 MHz范圍內工作，因此這不是一個問題，因為它涉及到線性穩壓器減弱其基本開關頻率的能力。不過，可能需要額外的濾波來抑制高頻噪聲。

選擇一款線性穩壓器可能會遭遇選擇風暴，因為這個領域有無數供應商和產品型號，僅TI在與NSC合并后，就可以提供1300多款線性穩壓器。萬幸的是,一些公司提供在線參數搜索工具，這個工具基于輸出噪聲以及PSRR的搜索，可以縮小選擇范圍，找到一個好的低噪聲線性穩壓器的另一種方法是通過一個在線搜索使用關鍵字“超低噪音”或“高PSRR”再加上“LDO”或“線性調節器”等關鍵詞。

表1一些側重異常噪聲規范的線性穩壓器

不幸的是，在所有環境下都只使用線性穩壓器并不實際，因為它的能量轉化效率并不是很高，這樣的話會產生熱量。在應用中使用Pdiss =(Vin -輸出電壓)* Iload計算功耗，和應用包的熱功率進行功率比較。如果它看起來像有發熱的問題，選擇QFN等更熱增強包，或者也許可以適時考慮替換轉換器。通常來說，這種情況是假設負載電流持續升高超過1A時發生。然而，這有1.5A，2A和3A的額定線性穩壓器一般可以使用。

開關DC-DC轉換器提供高效率

選擇一個開關DC/DC轉換器比選擇一個線性穩壓器更難。因為有多個拓撲結構和權衡需要考慮，更不用說有眾多供應商提供的大量器了。在任何情況下,當面對一個噪聲敏感的應用時，需要一個較低輸出電壓紋波的開關DC/DC轉換器，據說，紋波不到30 mVpp。如果需要一個更安靜的電源，在后調節應用中需要在開關之后需要加一個線性穩壓器。

一個用于廣播應用開關穩壓器的一個特性是高開關頻率。除了封裝小型的好處和更好的瞬態響應外，高開關頻率避免其頻帶其噪聲被破壞，包括調幅（AM）廣播波段。另一個理想的特性是開關頻率同步。系統中有多個轉換器，但不匹配的開關頻率可以產生拍頻干擾現象。穩壓器同步切換頻率的能力可以阻止拍頻現象的形成。此外,它在系統內產生一組可預見的頻率有助于保持EMI。

同時也要考慮到現在的設計是在FPGA和DSP中實現的，其可以打破技術的瓶頸，帶來一些意想不到的結果。給定設備也許需要上電順序，軟啟動，或者電源良好指示以確保操作正常?，F代電源管理方案都集成了這些功能。

表2列出了開關直流/直流降壓轉換器與理想的廣播應用程序的特性。

集成能力

如果板級空間是合適的，考慮現代電源管理解決方案是集成開關直流/直流轉換器和后調節線性穩壓器到一個小封裝內。其中一個例子就是來自TI的TPS54120 ，該器件是2012年推出的，該器件結合了高效的開關DC/DC轉換器和低噪聲，高PSRR，低壓降的線性穩壓器來提供1A，噪聲敏感應用。TPS54120還包括開關頻率同步、軟啟動、電源良好指示等，采用3.5毫米x 5.5毫米節省空間、散熱增強型的QFN封裝。

結論

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總之，降低電源噪聲是一個復雜的話題。選擇合適的電壓穩壓器是良好的配電系統設計的一部分，這是一直需要注意考慮的。不過請記住，還有其他重要因素超出了本文探討的范圍，包括適當的旁路、解耦、阻尼、PCB布局等等。值得慶幸的是，互聯網與關于這個話題的大量信息。

作者簡介

Landa 是來自德克薩斯達拉斯的撰稿人。她具有電機工程學士學位，在電子產業擁有18年的從業經驗，所屬單位從初創企業到財富500強。

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原文標題：談談噪聲敏感應用中的電源管理設計技巧

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