黄刚 | 文
上期文章讲完了开关电源和LDO电源效率的比较,显然是开关电源占了上风,它普遍维持在85%以上的效率而且加上之前说的输出电压可升可降的属性,看上去LDO电源已经不是它的对手。但是实际上并非如此,至少我们看到PCB设计中还是很多用到LDO电源的,说明它肯定有自身的优势。其中,它最大的一个优势很多网友也提到了,就是纹波小。本文就展开讲讲它们纹波的情况。
纹波小是我们通常的说法,其实衡量电源,尤其是LDO电源纹波有一个很正经的技术指标,叫做电源抑制比(PSRR),用输入电源变化量与转换器输出变化量的比值来表征,通常以分贝为单位,如下图:它描述的是在很宽的频域范围内的PSRR(如下文公式)需要满足对应芯片手册要求的参数,对应的PSRR的dB值越高,表明该电源的抗干扰能力越强。
PSRR=20*log(Vin_ripple/Vout_ripple)
我们继续以LM2941(LDO电源)和TPS5430(开关电源)进行纹波的仿真,为了简单说明问题,这里我们只分别输入一个时域上100K周期的电源噪声,峰峰值为1V的噪声,LM2941电路如下所示:
此时理想情况下5V的输出变成了以下的结果:这时输出电压的纹波为500uA。
根据上面的PSRR的公式我们可以计算出电源抑制比。
PSRR=20*log(1V/500uA)=66dB。
查阅该电源芯片的文档,得到该指标如下:在100K处的PSRR满足要求。
而我们的开关电源纹波情况又是如何呢?以TPS5430进行仿真,结果如下:
PSRR=20*log(1V/13mV)=37dB。可见两者的差距还是比较大的。开关电源的纹波状况的确比较恶劣。
看来好处不会给一种电压全占了,LDO电源纹波很好,鉴于开关电源之前说的优点,如果能够减小纹波的话,会更受大家的欢迎。
