具有高电源抑制比性能的线性稳压器

低压降稳压器(LDO)主要用于产生供音频和射频电路使用的低纹波、低噪声电源，也可以作为频率合成器和VCO的局部纯净电源。一般情况下，LDO的输入是在直流电压上叠加了宽带交流纹波的电源电压。流经电池和连接器阻抗的电流变化所引起的电气噪声就是其中一种宽带交流纹波。LDO可用来全面抑制这些寄生信号。LDO的输入端还可连接交换式稳压器的输出，以提供纯净、低噪声的输出电压，在这种应用中，LDO必须能够应付从100kHz到3MHz以上的开关频率。

首先，可将LDO稳压器视为一个具有开关功能的低损耗、紧凑型多节低通滤波器。然而，这种模型存在不少局限性，特别是抑制输入端宽带纹波的能力。假设工作电流小于250μA(对于合理的效率而言)，IC设计师可以在低静态电流引起的增益带宽极限内优化一些主要性能，如噪声、调节和电源抑制比等。进一步的性能改进需要采取其它一些措施。

当需要高性能电源时，设计师应从向稳压器中增添尽可能多的功能开始。以下将以输出噪声为9μVrms、电源抑制比在10kHz时为80dB的AS1358-9组件为例，说明LDO设计实例。

电源抑制

在实际应用中，非理想的组件和寄生电容会改变线性稳压器的理想抑制特性。图1显示了改变或降低电路抑制能力的一些显著缺陷。
图1：P信道LDO显示了简化的寄生高频通道。

线性调节率

LDO数据手册中有两个指标用于描述LDO抑制输入电压噪声等的能力，分别是线性调节率和电源抑制比(PSRR)。虽然它们看起来非常相似，但其中一个指标反映的是直流变化，另一个指针反映的是交流性能。

线性调节率代表了LDO抑制输入电压变化的能力。以下式表示：


在实际应用中，线性调节率可被视为稳压器输出电压VOUT随每伏特输入电压Vin变化的百分比，当同样的稳压器具有各种输出电压微调功能时这一点特别有用。


线性调节率是一个稳态直流参数，主要由零频率点上稳压器的开环增益所决定。

电源抑制比

这个指标衡量的是稳压器抑制叠加在正常输入直流电压上的交流信号的能力。


电源抑制比在低频时最大，依照实际稳压器设计，从1kHz到10kHz范围内开始下降。图2为AS1358-9 150mA/300mA低噪声、高电源抑制比LDO的典型PSRR特性。该组件在100kHz时仍具有60dB的良好PSRR值。


图2：AS1358-9组件的电源抑制比。

图2所示的曲线，是由取决于感兴趣频率的众多主导影响共同形成的。在直流与接近100Hz到1kHz区间内，抑制效果取决于带隙基准和稳压器误差信号放大器的开环增益。而在该区间之上直到约100kHz，抑制效果主要取决于误差信号放大器的开环增益。但在100kHz以上时，电源抑制比主要受输出电容、寄生组件以及调整管上的任何漏电流及封装影响。图1标示了这些组件。

发布者：博子