为啥DCDC芯片用三极管和MOS管做开关时，输出纹波差别那大？

SMC · 发表于 2014-9-11 18:27:37

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？

erpao · 发表于 2014-9-11 18:35:13

再加一级LDO。。。

erpao · 发表于 2014-9-11 18:35:35

再加一级LDO。。。

grash · 发表于 2014-9-11 18:35:40

话说3R33的方案不错，用的MP2307

SMC · 发表于 2014-9-11 18:43:48

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

SMC · 发表于 2014-9-11 18:56:26

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。

20061002838 · 发表于 2014-9-11 19:21:57

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

hjqr · 发表于 2014-9-11 19:32:16

楼上几位都说了，加一级ldo

ahuang227 · 发表于 2014-9-11 20:26:05

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。

SMC · 发表于 2014-9-11 20:30:49

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。

SMC · 发表于 2014-9-12 00:07:04

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。

zhuyihua001 · 发表于 2014-9-12 00:15:16

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.

SMC · 发表于 2014-9-12 00:32:17

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...

SMC · 发表于 2014-9-12 12:47:49

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...

410023626 · 发表于 2014-9-12 18:47:08

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

cl1cl1cl1cl1 · 发表于 2014-9-14 21:19:15

谐振电源的纹波要小

SMC · 发表于 2014-9-14 21:35:14

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。

Arrowzhang · 发表于 2014-9-14 22:16:18

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。

SMC · 发表于 2014-9-14 23:28:19

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。

SMC · 发表于 2014-9-15 00:15:55

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。

xiangzhi28 · 发表于 2014-9-15 09:01:02

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。

SMC · 发表于 2014-9-15 18:10:09

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？

k005 · 发表于 2014-9-15 19:21:50

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！

cs128815 · 发表于 2014-9-15 20:10:04

用的MP2307

SMC · 发表于 2014-9-16 17:54:05

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。

NC_Zyang · 发表于 2014-11-19 16:27:54

楼主，想问下你这个成本大概多少呢?

SMC · 发表于 2014-11-19 18:12:13

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。

lihuyong · 发表于 2014-11-19 22:56:59

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。

zf12862177 · 发表于 2014-11-19 23:02:17

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。

SMC · 发表于 2014-11-19 23:26:38

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。

SMC · 发表于 2014-11-19 23:30:49

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。

physis · 发表于 2014-11-19 23:36:07

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

SMC · 发表于 2014-11-19 23:39:38

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。

lihuyong · 发表于 2014-11-19 23:55:09

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。

SMC · 发表于 2014-11-20 00:06:07

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.

lihuyong · 发表于 2014-11-20 00:13:17

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

LearningASM · 发表于 2014-11-20 00:22:49

不介意效率的话，再加上电容倍增器电路

lihuyong · 发表于 2014-11-20 00:24:08

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。

为啥DCDC芯片用三极管和MOS管做开关时，输出纹波差别那大？

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