如何实现+-12V到+-5V超低纹波电压转换？

本人之前购买了TI的OPA2211A精密运算放大器，想利用它对双频激光器输出的激光进行拍频探测。OPA2211A的链接如下：

http://www.ti.com.cn/product/cn/opa2211a

当光强较强时，用OPA2211A所做的前置放大器输出信号很好。但当光强较弱时，例如光强为10uW时，此时光电二极管输出的电流约为4uA。因为OPA2211A的偏置电流和噪声都很低，感觉应当仍然能够探测到较好的拍频信号，但利用TEK示波器观测时却发现完全被噪声淹没了，只有FFT中能够看到有用信号的谱线。

之后我们寻找了一下原因，发现给OPA2211A供电的+-5V电源纹波峰峰值有30mV，而且FFT中的噪声谱线和电源噪声谱线基本一致。然后我们找了一个电源纹波峰峰值为10mV左右的+-5V电源，此时POA2211A输出信号信噪比果然上来了，能够看到基本的信号波形，但还是有很多噪声。因为我们没有更好的电源了，所以打算利用手里的设备重新做一个好一些的电源，所以想请教一下TI的各位专家和各位有经验的同志们。

我们手里现在有爱浦公司生产的功率为30W的AC-DC模块，链接里面最下面的那个：

http://www.aipu-elec.com/ch/ProductClass-96-1.html

它的输出电压为+-12V，输出电流为1.25A，纹波峰峰值为120mV。OPA2211A所需电压为+-5V，所以我们想通过电压转换将+-12V转换为+-5V，在转换的过程中最大限度的降低纹波。初步的想法是利用 TPS7A49 LDO 和 TPS7A30 LDO配合实现+-12V到+-5V电压的转换，希望能够把纹波降低到1mV以下。二者配合的链接如下：

http://www.ti.com.cn/analog/cn/docs/analogsplash.tsp?contentId=75583&DCMP=hpa_pwr_tps7a30&HQS=Other+OT+tps7a30-bbcn

但是和别人讨论时他们说12V到5V压降太大，不如利用二级甚至三级转换效果更好，例如利用7806先将12V转到6V，然后再转到5V。或是先将12V转到9V，然后转到6V，最后再得到5V。他们说每一级都能够一定程度上抑制噪声，三级下来就能够把噪声抑制的很小了。

本人不确定是利用一级转换效果好，还是利用二到三级转换效果好，毕竟电源纹波峰峰值有120mV，相比目标1mV相差100多倍，所以自己也没底。请教一个各位有经验的同志那种转换效果更好？如果方便的话，能否推荐一些转换电路或所用芯片，多谢各位！

Hi

    如果是压差比较大，考虑到的应该是功耗，因为功耗=（Vin-Vo)*Io, 假设你是100mA, 大约是0.7w的功耗，如果热阻是55°C/W，环境温度25°C/W，那么芯片的温度是55*0.7+25=63.5℃，这个将需要大面积的GND铜箔用来散热(可参考EVM板。而你的板子上有正负2路LDO， 对于layout的要求更多。所以此时或者需要考虑其他的散热方式例如Junction-to-case(top) thermal resistance等，这样的机构设计将会带来一些复杂。

    采用多级LDO可以达到分散功耗的目的，你所提到的78系列的LDO是大电流LDO, 在这种场合，大压差和大电流将会造成非常大的功耗，那么降低压差就非常有必要。

Hi

  对于高性能的运放供电，我是觉得noise比纹波更加重要，TPS7A49这类高性能的LDO是可以将noise做得非常小的，关于纹波，datasheet没有明确说明，但是如果采用多个ESR陶瓷电容并联在输出，纹波是可以达到非常小的，1mV应该可以做到。

非常感谢您热心的帮助！

本人之前的确没有过多的考虑散热的问题，因为之前一直处理的小功率的电路，没有遇到严重的散热问题，所以也没有过多关注。现在需要处理30瓦左右功率的电路，散热问题可能就是个大问题了。另外除了利用TPS7A30 和TPS7A49配合降压外，我们后期计划使用TPS7A33和TPS7A47配合输出接近1A左右的电流，用来给更多的光电二极管和运放供电，如此一来，估计散热就是一个关键的因素了。对于我们这种12V转到5V的情况，如果电流是1A，即使压降为1伏，功耗也已经达到1瓦，热阻为55°C/W时温度就会升高55°C，如此一来电路结构和散热处理不是变得极其复杂？不知道这种情况下有什么方法既可以满足低噪声输出的要求，又能够很好的解决散热问题？ 

Hi

   运放供电与光电二极管供电分开。

   光电二极管供电应该可以使用DC/DC, 一般效率做得非常的高，散热比较小。

   如果运放供电本身就很大，就要降低其压降，可以用一级DC/DC将12V降低到5.5V(负压也可以做同样的转换), 然后再增加低Vdor的LDO提供性能。其次降低LDO的热阻也是可行的。（这个可以参考datasheet上提供的热阻参数，采用对应的散热方式，55℃/W是Junction to Ambient的热阻）

非常感谢，我会尝试您给的建议，再次谢谢您的热心帮助！

Hi

  不客气。

加风扇 加散热片

首先这个DC-DC的会比较好吧？不如散热咋弄呢...

然后，并多个电容，ESR确实会小，Vripple=Iripple*（ESR+1/8*f*C),ESR确实占纹波里面的大头，

给运放供电纹波目标1mv？

这个，好低，好低，好低...

其实运放本身就有电源抑制比DC和AC PSRR，你的电源波动会被抑制的更低的啊...

所以目标设定1mv，是不是太哪个啦？

当然楼主要是做到了1mv，一定要建个贴，通知一下我们看看怎么做的呀？

然后附上测试报告数据呀...

谢谢啦

个人看法哈...

考虑到这点了，准备加几个散热片，哈哈

哈哈，主要是要探测的是个微弱信号，所以想尽量降低噪声，提高信噪比。

如果最后实现了1mv的纹波抑制，到时候会贴个图让大家看看的，哈哈

貌似可以先DC-DC，然后再用LDO...可以能做到纹波1mv以内

哈哈，到时候看看哈...

你好，请问你最后电源方案如何设计了？我也越到和你一样的问题了。

Hi

   可以看前面的回复，DC/DC 后加LDO

Hello，对于负电源来说，可以选择的LDO很少啊？有什么推荐或者其他提高参考的方法吗？

不好意思，好久没上这个论坛了，我最后做出来的电源性能如下：

±5 V双极性输出；最大电流1.25A；纹波小于2 mv。

实现方法是AC-DC + 三端稳压器 + LDO，4uW光信号信噪比能达到接近60 dB，满足了我们的使用要求。

负电源LDO我就用的TI上面说的那些，不过我是给5个传感器分离供电，最后用的150 mA小电流型号的。