对静噪的探索—线性稳压器具高噪声和电源抑制

电源抑制等关键参数不那么容易测量。就连测量电路、连接、电路板布局和设备中最不引人注意的细节都要格外注意。一度可能被忽视的微小误差 （与待测信号相比） 现在却成了一阶误差项。能够提供高 PSRR 性能表明，信号不是通过器件本身而是通过磁耦合发送的。必须检查每一个细节，以确保测量保真度，提供可靠的结果。

　　附录 A

　　用于磁场屏蔽的材料

　　铝盒和铜盒常用来实现 RF 屏蔽，以防止不想要的信号进入敏感电路。这类屏蔽盒不会与磁场耦合，尤其是面对工作台测试中所遇到的低频时。薄的不锈钢盒 （即使内装铜盒或铝盒） 不会使磁场得到足够的衰减。人们需要的是一种具备很高磁导率的材料，必须使磁通线在电路周围改变方向，而不是允许磁通线通过电路。常见方法是采用多层相互之间由空气隙隔开的屏蔽材料。每一层都帮助衰减磁场强度，同时在层之间设置一定的距离以进一步降低场强。问题在于需要尝试着考虑各种材料的磁导率以及确定充分屏蔽电路免受磁场影响所需的厚度和配置。简单的不锈钢盒会需要极厚的盒壁 （估计至少为 1/2’’ 厚），以提供足够的屏蔽。这会要求定制的焊接钢盒，这种钢盒一旦放置在实验台上，可能就永远也不会挪动了，因为太重。视合金材料的不同而不同，钢的相对磁导率在 400 至 2000 之间，而铜和铝则非常接近 1。

　　具备极高磁导率的材料是实现屏蔽所需要的。Mu Metal 等高磁导率镍合金在成型并经过恰当退火后，具备 20，000 至 50，000 的相对磁导率。Mu Metal 供应商 Magnetic Shield 公司提供由 3 个嵌套圆筒形容器组成的测试箱，可以将敏感电路放入箱内，以避免磁耦合问题。这种测试箱很昂贵，不过却是一种实现磁屏蔽的简便解决方案。如果自己制作屏蔽盒没什么问题，就可以购买 Mu Metal 板，按照自己的要求切割制作。建议使用较厚的板，以实现最佳屏蔽，避免材料饱和及磁场侵入问题。一定要注意，制作完成后，相对磁导率会下降，而且材料必须在富氢环境中恰当地退火。

　　另一种可能的材料是无定形合金，称为 Metglas。Metglas 不像 Mu Metal 那样是大块板形材料，可供切割和制作，而是两英寸宽、0.8 密尔厚的带状材料。使用这种材料时，将其重叠缠绕在电路板上，重叠层数以足够防止不想要的磁场进入电路板为准。磁场穿透的深度往往仅为材料中任何小孔直径的一倍，Metglass 合金视类型不同而不同，比 Mu Metal 的相对磁导率高得多。我们尝试使用了 Metglas 2705M，这种材料浇铸完成后，无需在富氢环境中用特殊方法退火，就可提供 290，000 的相对磁导率。如果使用退火箱，那么 Metglas 2714A 提供高达 1，000，000 的相对磁导率。用 Metglas 实现屏蔽的问题在于 0.8 密尔的厚度，较薄的带状 Metglas 更易于饱和，需要多层缠绕才能实现有效屏蔽。

　　附录 B

　　控制高频开关尖峰

　　一些最新开关模式电源电路与其前几代相比，开关转换速度快得多。转换速度提高有很多好处，例如效率提高、外部组件更小等。与这些快速转换边沿相伴而来的难题在于，需要最大限度减小加给及进入敏感电路的有关尖峰。

　　现在，开关转换速度已经提高，同时谐波分量频率从数十 MHz 达到了接近 1GHz。RF 领域设计师将意识到处理这些信号的难处。在这么高的频率上，组件寄生效应起主导作用，走线成了传输线，还出现了针对电路板周围发送和接收能量的天线。高频分量通过两种方式注入线性稳压器输出：传导和磁耦合。在 RF 领域解决这个问题可以得到最好的效果。

　　传导信号进入稳压器并到达稳压器输出。线性稳压器本身不能主动抑制任何这类信号，稳压器的单位增益带宽通常最大为 1MHz。稳压器从输入到输出有寄生电容，使高频分量能够通过寄生电容传播。在这些频率上，寄生电感和电阻减弱了输出电容器的作用。

　　控制传导尖峰的最佳方式是在稳压器输入端使用铁氧体珠。在稳压器工作频率范围内，铁氧体珠提供低损耗通路。随着频率上升到超出这个范围，铁氧体珠阻抗提高，因此限制了高频能量的通过。

　　像控制传导通路一样，控制辐射信号通路以避免辐射信号到达输出也需要注意细节。铁氧体珠不会阻止辐射能量耦合进稳压器输出。屏蔽是一种好方法，有助于最大限度减少耦合进线性稳压器输出的高频辐射分量。此外，在受高频信号影响的组件之间提供隔离可以降低场强。

考虑一下高频信号进入输出的两条途径，有助于为敏感电路设计出噪声最小的电源。铁氧体珠、屏蔽和距离相结合，将提供最佳的总体抑制。线性稳压器及其输出电容器应该用恰当的材料屏蔽，并放置在