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之前在我們的博客《什么是積分噪聲？第二部分》中，我們談到了積分噪聲及其意義。今天，我們將重點談談低壓降穩壓器(LDO)參數和電源抑制比(PSRR) 特性，以及它如何受到應用的條件影響。
PSRR描述LDO抑制輸入源紋波電壓的能力，可用以下公式表示：
PSRR曲線的一個例子如圖1所示。我們可把此圖分成兩個區域。第一個區域標記為LDO有源區域，涵蓋LDO作為有源紋波抑制器工作的頻率范圍。這代表控制回路能夠通過一個過渡器件(pass device)補償輸入紋波，并保持穩定的輸出電壓。實際上，它的形狀幾乎與運算放大器的增益特性相同。它是線性升高的，直到控制回路不能將增益保持在期望的水平。在理想世界中，如果沒有任何輸出電容，增益就會降低，直到等于1為止。這一點被稱為過渡頻率。在現實世界中，一個LDO需要一些輸出電容來穩定。它的阻抗與寄生阻抗共同構成濾波器，有助于改善高頻PSRR特性。
另一個區域(COUT +PCB寄生區)，LDO不通過控制回路抑制輸入電壓紋波，只有一個輸出級阻抗。
LDO的PSRR性能不僅受到穩壓回路性能的影響，而且還受到一些關鍵內部控制電路性能的影響。電源產生的電壓紋波通過各種內部塊，影響輸出性能。圖2顯示了基本的LDO框圖和輸入電壓紋波影響輸出電壓的可能方式。
第一條重要路徑是內部電壓基準塊。它為誤差放大器和其他LDO塊生成穩定和干凈的參考電壓。當任何紋波電壓通過基準塊到輸出時，誤差放大器將這不想要的電壓紋波復制到LDO輸出。這是不想要的行為，因此基準電壓塊應盡可能干凈，以獲得好的PSRR。
第二條敏感路徑是誤差放大器電源。無論參考電壓的穩定性如何，如果誤差放大器沒有干凈的電源電壓，結果將是不準確的。耦合電壓紋波會影響放大器的增益穩定性和頻率補償，導致輸出電壓擾動，降低PSRR。
第三條路徑是通過過渡器件(pass device)耦合到輸出端。通過對穩壓器進行適當的補償，減小紋波。這是輸出電壓紋波的主要原因，設計良好的LDO應該能夠在低頻和中頻區域抑制這紋波。
LDO的PSRR性能也受外部應用條件的影響。最重要的因素是負載電流、輸出電容和電壓余量。讓我們更進一步看看這每一條路徑。
圖3顯示了穩壓器負載電流的影響。我們可看到，在高頻范圍內，更高的電流會使PSRR更差.
圖4顯示了輸出電容的選擇如何影響PSRR。我們可看到，在高頻區域，更高的電容大大提高了PSRR。這證實了我們以前的理論，輸出阻抗和PCB寄生阻抗形成一個LC濾波器，以保持較高的PSRR。當LDO用作后DC-DC穩壓器時，它對調節PSRR很有用。經驗豐富的工程師可以移動PSRR峰值，以準確匹配變換器的開關頻率。應保持允許的最大COUT 值。
在圖5中，我們可看到經常被忽略的電壓余量參數及其對PSRR的影響。電壓余量是指VIN-VOUT 之間的電壓差，不能與LDO壓降混淆。在下面的例子中，NCP 163提供了非常低的壓降，因此可以使用非常小的電壓余量來實現相當好的PSRR性能。我們可看到，100毫伏的電壓余量足以實現可靠的功能，但每增加1毫伏就顯著改善PSRR。最終回報會遞減，沒有必要使用高于300 mV的電壓余量。
了解PSRR以及輸入電壓紋波如何耦合到LDO結構中并影響其性能對于LDO性能非常重要。我們的下一篇博客將談談PSRR值在實際應用中的意義。請繼續關注。請繼續關注一些好的設計實踐的良好范圍的圖片和演示。所有的測量和圖表都采用我們的超高PSRR NCP163。
