低压差稳压器常日称为LDO稳压器，广泛用于各种电子运用，用于调节和掌握从较高输入电压电源中输出的较低电压。虽然LDO稳压器常日涌如今电源管理教科书的起始章节，并且一样平常都认为这是一种非常大略的器件，但在电路设计中选择LDO稳压器时，除了电压和电流额定值之外，还有一些技能特性也至关主要，而电路设计职员可能对此不甚理解。本文重点谈论LDO稳压器的低噪声哀求，阐述了其他低噪声电源办理方案，并先容了一些须要低噪声电源的关键运用。
噪声的来源及处理方法
LDO稳压器很少直接从输入电源转化后连接到其他电路——大多数情形下，这种利用办法的功率损耗会非常大。相反，设计职员常日利用AC-DC或DC-DC开关稳压器。当电源（电池或AC）为开关稳压器供电时，电源本身可能有噪声，并且可能会引入电缆中或PCB上的辐射以及其他效应产生的外部噪声。更糟糕的是，这种开关稳压器从来不存在空想的开关器件，所有开关事宜都会产生尖峰和振铃，终极会成为内部噪声。开关稳压器可能阔别负载放置，沿着其路径可能会引入额外的外部噪声。
由于LDO稳压器可供应较好的稳压性能并抑制输出纹波，或者电路中可能存在多个负载，须要不同的电压，以是电路中常日都会添加LDO稳压器，用于降落稳压器输出电压并向负载供电。LDO稳压器将吸收所有馈送至其输入真个噪声，并且本身也可能产生噪声，如果不进行处理，所有这些噪声都可能通报到负载（图1）。由于我们无法预测噪声的频谱和幅度，以是噪声很难仿真，因此它可能会滋扰非常敏感的负载电路（这便是为什么改换电源后，音响发热友可以分辨出音质的差异）。其他范例的敏感负载电路可能包括：射频放大器、时钟和时序IC、SERDES、精密仿照和图像传感器，以及医疗设备、测试仪器、电信、汽车和数据中央中可能存在的此类电路。
图1.电源中存在噪声
电路设计职员采取多种不同方法来降落电源中的噪声。在稳压器前后添加铁氧体磁珠或低通滤波器有助于滤除高频噪声；然而，这些元件可能尺寸较大且很昂贵。如果设计职员在完成最初的原型设计后，创造须要添加此类滤波器，就会很棘手。
一种有名的低噪声设计方法是利用ADI公司的Silent Switcher®开关稳压器。该产品系列所采取的降噪技能，对尺寸和效率都没有影响，也没有过多的元件。该系列专有设计现已发展到第三代。第一代Silent Switcher 1产品利用一对极性相反的开关环路来抵消磁场。第二代集成了精密电源电容，肃清了PCB布局敏感性。第三代领悟了Silent Switcher 1产品的功能特性，供应低频超低噪声和超快瞬态相应性能。Silent Switcher稳压器可支持高达65 V的输入电压和高达30 A的负载电流，并供应降压、升压或降压-升压拓扑功能。
另一种常用方法是利用低噪声LDO稳压器。范例框图如图2所示。低噪声LDO稳压器设计为精密电流基准，后接高性能电压缓冲器。此类器件具有以下三个紧张特性：PSRR、总积分输出噪声和噪声谱密度。
PSRR表示输入电压引起的输出电压颠簸（图3）。它在特定频率下以对数形式表示，并随不同负载和输入/输出电压而变革。实质上，我们不肯望输入噪声涌如今输出端，因此利用具有较高PSRR的LDO稳压器至关主要。由于高频PSRR可以通过在LDO稳压器前后添加小型低通滤波器来改进，因此在选择IC时应着重考虑较低频率下的PSRR。选择器件时，请记住每20 dB的差异会造成抑制纹波性能好100倍或差100倍。
图2.范例低噪声LDO稳压器框图
图3.低噪声LDO稳压器的范例PSRR
下一个主要的成分是噪声密度与频率的关系，如图4所示。有些与通信干系的运用对事情频谱有干系规定；因此，必须掌握噪声才能通过认证测试。还有一些传感器运用，个中会检测和处理某一低频下的环境旗子暗记。因此，设计职员应检讨目标频率周围的频谱噪声密度曲线。
末了一个主要成分是总输出噪声，它是在有限频率范围内累加的噪声谱密度的均方根值。对付模数或数模转换电路，LDO稳压器从DC到系统带宽的所有噪声都会累加在一起，从而影响系统精度。因此，总输出噪声对付此类运用非常主要。图5显示了 LT3045的积分输出噪声，它比锂离子电池更干净。
图4.噪声密度与频率的关系
折衷方案
险些所有须要配备至少一个高等处理器和其他电路的运用，都须要供应包含多个输出轨的繁芜电源。设计职员有多种方案可以选择，例如PMIC（多路输出、单芯片）IC、多个单路输出稳压器或多个LDO稳压器。如果部分或全部输出轨须要低噪声，那么就很难做出明确的选择。
从教科书中我们很随意马虎理解到，开关稳压器常日比LDO稳压器效率更高，而LDO稳压器电路更随意马虎设计。在现实天下中，情形有点繁芜。以ADI公司的 AD9162 为例。它是一款广泛用于电信和仪器仪表系统的IC。它统共须要10个电源轨，按照4:2:4的比例分为仿照电源、数字电源和SERDES电源。虽然个中一些电源轨可以合并，但我们至少须要六个电源。值得把稳的是，器件上的仿照1.2 V电源对噪声最为敏感，其次是仿照2.5 V和仿照-1.2 V电源。
我们考虑利用多个Silent Switcher稳压器，例如18 V/2 A额定值 LT8622S 或5 V/3 A额定值 LTC3307B 。这种办法有望知足低噪声哀求，且不用增加外部滤波器。
然而，如果所有电源轨均由Silent Switcher稳压器供电，那么系统尺寸和本钱会略微较高。另一种方法是利用PMIC和反相稳压器作为第一级，该方法具备高效率、低本钱、办理方案尺寸小和低噪声等所有优点。例如采取四路输出PMIC，如 LTM4644、LTC3370、ADP5054 （用于12 V总线），而 LT8330/ADP5073 用于反相稳压器。然后，在除1.2 V VD之外的所有敏感电压轨上，每个输出轨后面都接有低噪声LDO稳压器（图6）。
如果须要更高的电压或更高的电流额定值，ADI还供应Silent Switcher四路输出的PMIC芯片，例如 LT8692S、LT8686S、LT8685S 和 LT7200S。设计职员还可以考虑保留3.3 VI/O和-1.2 VA上的低噪声LDO稳压器，并用四个单通道Silent Switcher稳压器更换PMIC和后面的LDO稳压器。
表1汇总列出了低噪声办理方案选型标准，供设计职员在设计时参考。一样平常而言，当输入源噪声很大、负载电流较低、须要超低输出纹波或须要超低噪声时，ADI公司建议利用超低噪声LDO稳压器。
对付5 A+的负载电流，设计职员险些都会首选低噪声PMIC或开关稳压器（只管LDO稳压器也可以并联以支持高电流）。
对付2 A至5 A的负载电流，设计职员可酌情选择 ADP7158/ ADP7159、LT3073、MAX38907 等LDO稳压器或各种Silent Switcher稳压器。
图5.积分输出噪声（10 Hz至100 kHz）；低噪声LDO稳压器LT3045比电池更干净。
图6.为噪声敏感型DAC供电的低噪声电源办理方案
表1.低噪声电源办理方案选型参考
运用
ADI公司是低噪声LDO稳压器市场的领军企业，供应丰富的超低噪声LDO稳压器产品，该类产品额定电压范围为-20 V至+20 V，电流范围为100 mA至5 A。拥有数百个客户，以下是一些范例的运用示例：
由于传感器旗子暗记处理哀求超低噪声，一家著名的DSLR相机制造商选择低噪声LDO稳压器为其图像传感器供电亚马逊最脱销热像仪制造商之一选择低噪声LDO稳压器为其红外传感器供电，由于这种稳压器是市场上噪声很低的办理方案一家汽车一级高等驾驶员赞助系统(ADAS)客户选择低噪声LDO稳压器为其雷达和射频电路供电（ADI还为该客户供应符合AEC认证的完全电源办理方案）由于噪声低且办理方案尺寸很小，一家内窥镜客户选择了低噪声LDO稳压器一家半导体自动测试设备(ATE)客户选择ADI电源模块和LDO稳压器为其ASIC供电一家游戏耳机客户选择低噪声LDO稳压器为其音频DAC供电由于哀求低纹波，一家打印机客户选择了低噪声LDO稳压器由于哀求高PSRR和低纹波特性，一家流量计客户选择了低噪声LDO稳压器一家大规模MIMO客户选择低噪声LDO稳压器为其GaN功率放大器供电
一样平常来说，低噪声电源对大多数敏感运用都至关主要。设计职员表示，他们更乐意默认选择低噪声电源IC，从而在设计中供应额外的裕量。如果您在设计中碰着任何干扰问题，大概首先应检讨电源部分。
前辈LDO稳压器的未来
ADI公司供应各种超低噪声、超高PSRR LDO稳压器。ADI公司还设计和发卖数百种其他LDO稳压器，这些稳压用具有高击穿电压、低静态电流、自适应引脚平分歧特性，支持上游DC-DC跟踪LDO稳压器负载等。只管如此，市场仍旧须要性能更好、具有更多特性的LDO稳压器。还有客户哀求我们供应噪声更低、多通道、具有数字配置能力、瞬态相应更快以及其他各种特性的LDO稳压器。虽然LDO稳压器看起来仍是一种大略的器件，但它永久不会消逝，而且会像所有其他半导体器件一样不断演进。（买电子元器件就上唯样商城）
