为啥DCDC芯片用三极管和MOS管做开关时,输出纹波差别那大?
本帖最后由 SMC 于 2014-9-11 18:34 编辑RT,我想用DC-DC芯片把24V转5V,输出350ma电流时希望电压纹波不超过5mv。我上次用LM2596,那家伙纹波大的吓人,大概50mv。
这次我翻看了大量DCDC芯片手册,发现使用三极管做开关的纹波一般都很低,好的可以做到5mv;那些使用MOS管做开关的纹波是前者的好几倍,一般是30mv左右。我说的这些都是负载稳定的时候。
这次我打算用LT3970,是三极管做开关的。标称纹波5mv,再加个RLC滤波,估计纹波会低于1mv,我是希望能低于0.5mv,因为这个电源要给24位AD及其外接基准源供电,实际采样精度16bit。其中R打算用0603 0.5欧姆的,负载电流大概270ma,这样电阻压降0.135v,可以接受。负载比较稳定,电阻压降影响不大,其实重要的是输出一定要平稳,至于差了多少直流分量影响不大的。
我擦,自己发现了个BUG,负载再稳定也会变,负载变化10ma,电阻R上电压变化5mv,这样不行,看来不能加R了,只能用LC滤波。RLC滤波只能用在DC-DC输出+LDO的5V转3.3V上了。
同志们,看看我这样做有什么BUG没呀?
再加一级LDO。。。 再加一级LDO。。。 话说3R33的方案不错,用的MP2307 grash 发表于 2014-9-11 18:35
话说3R33的方案不错,用的MP2307
MP2307纹波也很不错的,可惜最大输入23v 本帖最后由 SMC 于 2014-9-11 18:57 编辑
erpao 发表于 2014-9-11 18:35
再加一级LDO。。。
你的意思是DCDC出7.0,然后加RLC滤波,再进LDO到5V?应用中还要5V转3.3V,我擦,这样好复杂啊。24V-DCDC->7.0V->RLC滤波->LDO->5.0V->RLC滤波->3.3V?,电路板面积都被占了....不过我感觉这样出来的3.3V电的纹波可能只有100uv。 电源纹波对ADC性能没那么大影响,你又不是电源做基准源用。dc dc加一级ldo就行了 楼上几位都说了,加一级ldo 100+的adc都用了。还在乎这点成本啊?要想纹波低,还是LDO。
这个是个标准长度的尾巴,你能看到这个尾巴说明你的浏览器是正常的。欢迎光临我的淘宝店。 ahuang227 发表于 2014-9-11 20:26
100+的adc都用了。还在乎这点成本啊?要想纹波低,还是LDO。
这个是个标准长度的尾巴,你能看到这个尾巴说 ...
亲,65元一个哦。
楼上说电源对ADC影响不大,我就放心了。 本帖最后由 SMC 于 2014-9-12 00:09 编辑
大家以后想弄低纹波的就选三极管开关的DC-DC芯片,当然电流不超过500ma,手册上说纹波不超过5mv,再加LC滤波,纹波应该会低于1mv了。
如果想要更低噪声的电源就用两级运放,这样出来的电压都能给20位ADC当基准源了,不过呢,输出电流就更小了。
要是对纹波要求不严,就选MOS开关的芯片,这样电流能很大,比如3A。
我只是从看大量芯片手册总结出来的,也弄不清楚是不是一定是三极管开关的纹波小,但大多数三极管的纹波都很低的。
那个弄摄像头的开始买了个TPSXXX(MOS管开关)的芯片,纹波很大的,后来买个国产XLXXX的(三极管开关),纹波降低了好多。 可以告诉你加再多ldo都没有用,这个波纹频率超过ldo响应范围,所以还是考虑选用高频率上Mhz的dc-dc,勉强可以减少些波纹. zhuyihua001 发表于 2014-9-12 00:15
可以告诉你加再多ldo都没有用,这个波纹频率超过ldo响应范围,所以还是考虑选用高频率上Mhz的dc-dc,勉强可以 ...
我找了个1.2Mhz的,它居然要求反馈端纹波不得低于25mv... 看了好久的手册,发现要得到低纹波电源,要注意好多方面,特别是输出电容的选择... 纹波和什么开关管没关系的 主要看开关频率和 LC 滤波参数 谐振电源的纹波要小 cl1cl1cl1cl1 发表于 2014-9-14 21:19
谐振电源的纹波要小
嗯,royer电源的纹波就很小,我猜是因为谐振频率低,而LDO对低频纹波衰减很大。 SMC 发表于 2014-9-14 21:35
嗯,royer电源的纹波就很小,我猜是因为谐振频率低,而LDO对低频纹波衰减很大。 ...
频率都差不多吧,但是royer频率单一,DC-DC的开关频率有高频的谐波。三极管做出来纹波比MOS管低也是因为开关速度MOS快,开关那一下越快纹波越大吧,但是效率高一点,我的理解。 Arrowzhang 发表于 2014-9-14 22:16
频率都差不多吧,但是royer频率单一,DC-DC的开关频率有高频的谐波。三极管做出来纹波比MOS管低也是因为 ...
你这么分析,很有道理呢,仔细一想还真是这么回事。
就像同频率方波的谐波分量要比三角波丰富的多。 本帖最后由 SMC 于 2014-9-15 00:19 编辑
Arrowzhang 发表于 2014-9-14 22:16
频率都差不多吧,但是royer频率单一,DC-DC的开关频率有高频的谐波。三极管做出来纹波比MOS管低也是因为 ...
我又想起来了,要是能控制三极管以正弦半波波方式驱动,那岂不是搞出来超低纹波的DCDC芯片啦,想想都激动不已.
场效应管的话就用类似交流电机控制中的SVPWM方式以正弦半波驱动...要是真能改进就好了,现在多数DC-DC芯片纹波都挺大的。 开关电源不能做很小波纹的控制,尤其是跳变类的大功率电压源,建议考虑变压器+LDO+反馈调节。 xiangzhi28 发表于 2014-9-15 09:01
开关电源不能做很小波纹的控制,尤其是跳变类的大功率电压源,建议考虑变压器+LDO+反馈调节。 ...
反馈调节是根据压差自动选择变压器匝数比吗? SMC 发表于 2014-9-15 00:15
我又想起来了,要是能控制三极管以正弦半波波方式驱动,那岂不是搞出来超低纹波的DCDC芯片啦,想想都激动 ...
三极管低纹波好做些,因为他的开关速度很慢,比MOSFET慢很多很多。因为开关慢,噪音毛刺就低,相应效率低了很多。
同理,老式电视机电源都是RCC,三极管自激振荡那种,纹波就很小,不干扰视频。
准谐振可以让纹波和线性电源媲美,不过控制电路复杂很多,所以一般DCDC不会采用。
普通DCDC是效率、性能 & 成本的折中产物! 用的MP2307 最新进展,目前能做到对各频段的纹波都有至少65db的抑制,对于1KHz以上噪声抑制不低于100db,如果觉得抑制比不够大的话还可以继续增大。
虽然电源对ADC精度影响不大,但是电源要给器件供电,这样电源噪声就通过器件传到ADC中了。还有使用运放产生高精度电源这种方式有局限性,运放的输出端带容性负载能力很差,但很多器件都是需要去耦电容的。 楼主,想问下你这个成本大概多少呢? NC_Zyang 发表于 2014-11-19 16:27
楼主,想问下你这个成本大概多少呢?
几乎不惜代价,所以很贵。 楼主理解可能有点错误
以下是我的理解,不知道对不对。
MOS和三极管驱动,效率的差异来自开关损耗,MOS的开关损耗低,所以电流可以做大。为什么它比较低呢,因为它的驱动波形更接近方波,所以谐波分量大,就是“bang”的那一下。
三极管是电流型的,开关比较软。
royer的更软,有额外的限流电感在里面,所以噪音更小。
你可以试试TPS7A47系列的LDO,在接近10M的情况下,还能够有50db。
我现在也在弄个小信号的玩意,压力桥输出5mV,想做到0.5uV的跳动,速度500SPS,隔离输入,隔离模拟量输出,隔离RS485…………
头都大了。 什么都是虚的,LC滤波也要慎用,尤其是L,因为纹波的本质是负载在用电能,L只能阻止干扰,但是本身不具备提供足够能量的能力。最根本的解决办法是,超低ESR 超低ESL的电容并联,疯狂的并联瓷片电容吧。 lihuyong 发表于 2014-11-19 22:56
楼主理解可能有点错误
以下是我的理解,不知道对不对。
我现在跟你差不多的理解。
royer电路是因为噪声波频率不高,普通LDO都可以有很好的降噪能力。
目前我用的LDO噪声比你推荐的这个更低...当然价格也贵了几倍。
我是不惜一切代价...要做就做到顶级水平...就是这么任性。 zf12862177 发表于 2014-11-19 23:02
什么都是虚的,LC滤波也要慎用,尤其是L,因为纹波的本质是负载在用电能,L只能阻止干扰,但是本身不具备提 ...
负载比较平稳,LC主要还是过滤DC-DC的高频纹波,剩下的低频波交给LDO了,这个可以有不错的效果。
电容也是选择超低阻抗,ESR大概几毫欧。 本帖最后由 physis 于 2014-11-19 23:40 编辑
sorry,没仔细看帖,编辑下
楼上很多人都提到DC/DC后面加LDO滤波
实际效果估计不错
但我一直不知道有没有理论支持,LDO降低纹波,是LDO自身起了滤波作用,还是LDO前后的输入输出电容的作用更大些
physis 发表于 2014-11-19 23:36
既然这么任性 ,电流也不大,上纯铜变压器+线性稳压吧
您指的是用类似royer这样的电路吗?我电源方面压根不入门,只能用这些现成的芯片啦。 SMC 发表于 2014-11-19 23:39
您指的是用类似royer这样的电路吗?我电源方面压根不入门,只能用这些现成的芯片啦。 ...
他说的是交流220,直流24比较麻烦。
你还是用royer吧,空载大概1W多,比较适合你这个任性的要求。
royer+7805估计都能够做到你的0.5毫伏的要求。 lihuyong 发表于 2014-11-19 23:55
他说的是交流220,直流24比较麻烦。
你还是用royer吧,空载大概1W多,比较适合你这个任性的要求。
我跟你一样啊,希望微伏级别的纹波,0.5mv搞不成的。
估计你用TPS7A4700达不到0.5uv了,得用纹波更小的芯片. SMC 发表于 2014-11-20 00:06
我跟你一样啊,希望微伏级别的纹波,0.5mv搞不成的。
估计你用TPS7A4700达不到0.5uv了,得用纹波更小的芯 ...
肯定达不到,理论是4.17uV。
不过我要求不是那么高 不介意效率的话,再加上电容倍增器电路 还有,我不能过分追求极限,因为没有那么强的检验设备。
我只需要5毫伏输入加仪表运放放大到250毫伏左右,然后进AD7190就行了。
我只需要在200SPS的时候能够有1万的无噪音读数,1 SPS的时候有4万的无噪音读数。
精度0.1%就足够了。
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