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MAX1864辅助线性稳压器降噪的详细信息和原理图

来源:analog 发布时间:2024-03-18

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)V2I2效率(%)
12.0120.0473.322005.08460- - - - - -
9.9892.6703.32627.0075.07220.15050.902
12.0082.2593.32727.0075.07430.15050.887
14.0041.9693.32767.0075.07770.15050.873


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
C113.3nF陶瓷电容器(0805)
C2133pF陶瓷电容器(0805)
C312.2nF陶瓷电容器(0805)
C411µF 10V X7R陶瓷电容器(0805)
Taiyo Yuden LMK212BJ105MG
C510.1µF陶瓷电容器(0805)
C6247µF 25V有机半导体帽
三洋25 sc47m
C714.7µF 25V X5R陶瓷电容(1210)
Taiyo Yuden TMK325BJ475MN
C82820µF 6V铝电解帽
三洋6 mv820exr
制备过程110µF 10V X5R陶瓷电容器(1210)
Taiyo Yuden LMK325BJ106MN
10大147nF陶瓷电容器(0805)
C11147µF 10V铝电解帽
三洋10 mv47hc
D1130V肖特基二极管(SOT-23)
中央半挂机CMPSH-3
D213A 30V肖特基二极管日本EC31QS03L
L113.3µH 15A功率电感器
Coilcraft do5022p - 332 hc
N1、N2112毫欧 n沟道MOSFET (SO-8)
国际整流器IRF7811
第二季11A 40V PNP晶体管(D-PAK)
仙童KSH30
R11120k欧姆 5%电阻器(0805)
R21100k欧姆 5%电阻器(0805)
R3、R423.3欧姆 5%电阻器(0805)
R51220欧姆 0.25W 5%电阻(1210)
R61220欧姆 5%电阻器(0805)
R7130.9k欧姆 1%电阻器(0805)
R8110.0k欧姆 1%电阻器(0805)
U11MAX1864TEEE (16-QSOP)
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