摘要: 提供MAX1864辅助线性稳压器降噪的详细信息和原理图。这种技术可以应用于任何使用外通晶体管的线性稳压器。
MAX1864是一种低成本的多输出转换器,由一个开关降压电路和两个正线性稳压器组成。虽然该IC的基本应用电路提供了低成本的多输出电源,但希望降低噪声的应用可以从该应用笔记中受益。本应用说明详细介绍了MAX1864辅助线性稳压器降噪的设计和实现。
图1所示 基本的MAX1864辅助线性稳压器。
图1显示了MAX1864中可用的两个基本线性稳压电路之一。在这个电路中,一个误差放大器和一个开漏极MOSFET驱动外部PNP晶体管Q1。这与其他外部元件一起,形成一个线性稳压器,最大输出电流为30V,最大输出电流为2A。因为从主降压电路可以有200kHz的开关活动,高增益线性调节电路可以放大显示在公共地平面上的开关噪声。这些噪声尖峰被放大并送到输出晶体管,在那里它们被进一步放大。当这些噪声尖峰传导通过Q1的基极时,将电荷转移到输出电容。在没有负载的情况下,这可能导致输出上升到输出电压设定点以上。在输出电容上也可以看到开关噪声;较大的输出电容可以降低噪声,但由于成本和电路板空间较大,增加电容可能是不可接受的。
图2 R7和C12的加入降低了开关噪声。
图1显示了横跨Q1基极的电容C3,这减少了由误差放大器放大的噪声。由于低基极阻抗,滚降频率相当高。在这种情况下,发射极电流为0.150A时,发射极电阻为:
Re值为0.167欧姆,最小Beta值为15,反射在基极的最坏情况阻抗为2.5欧姆 (Beta * Re)。当C3为2.2nF时,该滤波器在29MHz时开始衰减。这不是一个有效的地方,滤波器应用,因为在这一点上,阻抗太低。电路图2通过将1.2k电阻与Q1的基极串联以提高阻抗来解决这个问题。然后,加入C12,可以形成更具成本效益的滤波器。现在,因为C12看到的阻抗是1.2k,所以C12的22nF的滚降(Frol)为:
显然,6kHz的滚降比图1中的电路能更好地滤波200kHz的开关噪声。必须选择R7,使其不限制Q1基极驱动电流。该电路在R7为1.2k时,可以为Q1提供最大12.6mA的基极驱动电流。在R7中,功耗也是一个问题。在这种情况下,R7的最大功率为200mW (1.2k * 12.6mA²)。这假设R7上的最大电压为15.1V (15.8V - 0.7V)。由于Q1的最小Beta值为15,该电路可以提供最少190mA的输出电流。在需要较低输出电压和较低输入电压的应用中,必须降低R7以允许指定输出电流所需的最小基本驱动。这可能需要一个更大的C12电容来实现与图2中相同的滤波。
为了确定C12和R7应该滚出的频率,需要知道输出电容C1的最坏情况等效串联电阻(ESR)。然后设置R7/C12的滚降以抵消输出电容的ESR产生的零。例如,如果C1的最低ESR为0.6欧姆,则在以下位置引入零:
然后,设Frol = Fzer,如果在1.2k时选择R7,可以发现C12为22nF。换句话说:
值得注意的是,图1中的电路也有一个极来抵消输出帽中的ESR零。该极由R2、R3和电容器C2并联组合而成。不幸的是,这对过滤芯片内部产生的开关噪声作用不大。图2中的C12提供了双重作用,既可以抵消ESR零,又可以在芯片输出端过滤内部产生的噪声。
图3 图1中电路的噪声拾取。
图3显示了当开关降压运行并使用图1中的电路时产生的200kHz噪声。这个输出噪声很大程度上取决于开关上的负载。从图3可以看出,当降压电路产生噪声时,C1上的线性输出被驱动到56mV峰值,然后50mA的负载电流使输出放电。图4结果表明,在高增益线性稳压电路后放置滤波器可将输出噪声显著降低至7.3mV。一个额外的好处是,更少的电荷注入通过Q1,所以满到空载调节也大大提高。
图4 在与图3相同的条件下,图2中的电路的输出噪声比图1中的电路低得多。
MAX1864是一种多功能集成电路,可以提供经济高效的多输出转换器。MAX1864的实际应用电路如图所示图5。在这个双输出电路中,降压稳压器在7A时产生3.3V输出,而辅助稳压器在0.15A时产生5V输出。即使考虑Q2上7V的下降所产生的损耗,图5中电路的总效率为89%。
图5 MAX1864双输出电路采用降噪。
表1。图5中的电路数据
V(中) | 我(在) | V(出) | 我 | V2 | I2 | 效率(%) |
12.012 | 0.047 | 3.3220 | 0 | 5.0846 | 0 | - - - - - - |
9.989 | 2.670 | 3.3262 | 7.007 | 5.0722 | 0.1505 | 0.902 |
12.008 | 2.259 | 3.3272 | 7.007 | 5.0743 | 0.1505 | 0.887 |
14.004 | 1.969 | 3.3276 | 7.007 | 5.0777 | 0.1505 | 0.873 |
表1显示该电路的表格数据。(表2是零件清单。)值得注意的是,这个MAX1864电路在引脚7和8上有一个正辅助稳压器的规定。除了MAX1864的特性外,MAX1865还具有额外的正增益和负增益块,提供产生五倍输出电源的能力。在MAX1964和MAX1965增加了能力,为上电测序和跟踪。MAX8513和MAX8514也可以从本文提出的降噪技术中受益。MAX1865, MAX1965和MAX8514都有负输出稳压器,虽然这里没有介绍,但PNP晶体管可以用等效的NPN晶体管代替,以促进相同的降噪技术。这些具有低输出噪声的多输出电源对工程师来说具有更大的价值。
表2。10V至14V输入3.3V在7A, 5V在0.15A输出
指定 | 数量 | 描述 |
C1 | 1 | 3.3nF陶瓷电容器(0805) |
C2 | 1 | 33pF陶瓷电容器(0805) |
C3 | 1 | 2.2nF陶瓷电容器(0805) |
C4 | 1 | 1µF 10V X7R陶瓷电容器(0805) Taiyo Yuden LMK212BJ105MG |
C5 | 1 | 0.1µF陶瓷电容器(0805) |
C6 | 2 | 47µF 25V有机半导体帽 三洋25 sc47m |
C7 | 1 | 4.7µF 25V X5R陶瓷电容(1210) Taiyo Yuden TMK325BJ475MN |
C8 | 2 | 820µF 6V铝电解帽 三洋6 mv820exr |
制备过程 | 1 | 10µF 10V X5R陶瓷电容器(1210) Taiyo Yuden LMK325BJ106MN |
10大 | 1 | 47nF陶瓷电容器(0805) |
C11 | 1 | 47µF 10V铝电解帽 三洋10 mv47hc |
D1 | 1 | 30V肖特基二极管(SOT-23) 中央半挂机CMPSH-3 |
D2 | 1 | 3A 30V肖特基二极管日本EC31QS03L |
L1 | 1 | 3.3µH 15A功率电感器 Coilcraft do5022p - 332 hc |
N1、N2 | 1 | 12毫欧 n沟道MOSFET (SO-8) 国际整流器IRF7811 |
第二季 | 1 | 1A 40V PNP晶体管(D-PAK) 仙童KSH30 |
R1 | 1 | 120k欧姆 5%电阻器(0805) |
R2 | 1 | 100k欧姆 5%电阻器(0805) |
R3、R4 | 2 | 3.3欧姆 5%电阻器(0805) |
R5 | 1 | 220欧姆 0.25W 5%电阻(1210) |
R6 | 1 | 220欧姆 5%电阻器(0805) |
R7 | 1 | 30.9k欧姆 1%电阻器(0805) |
R8 | 1 | 10.0k欧姆 1%电阻器(0805) |
U1 | 1 | MAX1864TEEE (16-QSOP) |
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