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(xiàn)的一個(gè)例子如圖1所示。我們可把此圖分成兩個(gè)區域。第一個(gè)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(guò)一個(gè)過(guò)渡器件 (pass device) 補償輸入紋波，并保持穩定的輸出電壓。實(shí)際上，它的形狀幾乎與運算放大器的增益特性相同。它是線(xiàn)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(méi)有任何輸出電容，增益就會(huì )降低，直到等于1為止。這一點(diǎn)被稱(chēng)為過(guò)渡頻率。在現實(shí)世界中，一個(gè) LDO 需要一些輸出電容來(lái)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。

 

圖1. 簡(jiǎn)化的 PSRR 頻率區域圖

 

另一個(gè)區域 (COUT +PCB寄生區)，LDO 不通過(guò)控制回路抑制輸入電壓紋波，只有一個(gè)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(guān)鍵內部控制電路性能的影響。電源產(chǎn)生的電壓紋波通過(guò)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。

 

圖2. 簡(jiǎn)化的 LDO 框圖

 

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(guò)基準塊到輸出時(shí)，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(wú)論參考電壓的穩定性如何，如果誤差放大器沒(méi)有干凈的電源電壓，結果將是不準確的。耦合電壓紋波會(huì )影響放大器的增益穩定性和頻率補償，導致輸出電壓擾動(dòng)，降低 PSRR。

 

第三條路徑是通過(guò)過(guò)渡器件 (pass device) 耦合到輸出端。通過(guò)對穩壓器進(jìn)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(jìn)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(huì )使 PSRR 更差.

 

 

圖3. 輸出曲線(xiàn)對比 PSRR-NCP163

 

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(shí)了我們以前的理論，輸出阻抗和 PCB 寄生阻抗形成一個(gè)LC濾波器，以保持較高的 PSRR。當 LDO 用作后 DC-DC 穩壓器時(shí)，它對調節 PSRR 很有用。經(jīng)驗豐富的工程師可以移動(dòng) PSRR 峰值，以準確匹配變換器的開(kāi)關(guān)頻率。應保持允許的最大 COUT 值。

 

圖4. 輸出電容值對比 PSRR – NCP163

 

在圖5中，我們可看到經(jīng)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(lái)實(shí)現相當好的 PSRR 性能。我們可看到，100毫伏的電壓余量足以實(shí)現可靠的功能，但每增加1毫伏就顯著(zhù)改善 PSRR。最終回報會(huì )遞減，沒(méi)有必要使用高于300 mV的電壓余量。

 

圖5. 電壓余量對比 PSRR – NCP163

 

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?wù)?PSRR 值在實(shí)際應用中的意義。請繼續關(guān)注。請繼續關(guān)注一些好的設計實(shí)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。

 

 

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