STOP函數在低噪聲數據采集應用中的優勢
發布時間:2020-07-02 責任編輯:wenwei
【導讀】diancizaoshengshizhirenheyizhongduoyudediancinengliang,qiqiangduzuyishixinhaoshizhen。yinci,shejigaoxingnengshujucaijiyingyonghuorenhejuyoutebieminganxinhaolujingdexitongshi,bixukefuzaoshengwenti。
在電源方麵,由於其基本的工作原理,高效的DC/DC轉換器可ke能neng成cheng為wei重zhong要yao的de噪zao聲sheng源yuan。它ta們men既ji會hui在zai轉zhuan換huan器qi的de開kai關guan頻pin率lv處chu產chan生sheng低di頻pin紋wen波bo,也ye會hui產chan生sheng因yin轉zhuan換huan器qi功gong率lv級ji中zhong電dian壓ya和he電dian流liu的de快kuai速su切qie換huan而er引yin起qi的de高gao頻pin噪zao聲sheng。
與開關式穩壓器結合使用的降噪技術示例包括額外的過濾無源元件,諸如緩衝電路、鐵(tie)氧(yang)體(ti)磁(ci)珠(zhu)和(he)饋(kui)通(tong)電(dian)容(rong)器(qi),或(huo)在(zai)電(dian)源(yuan)路(lu)徑(jing)中(zhong)包(bao)含(han)線(xian)性(xing)電(dian)源(yuan),如(ru)低(di)壓(ya)差(cha)穩(wen)壓(ya)器(qi)。雖(sui)然(ran)這(zhe)些(xie)方(fang)案(an)在(zai)大(da)多(duo)數(shu)應(ying)用(yong)中(zhong)都(dou)能(neng)很(hen)好(hao)地(di)發(fa)揮(hui)作(zuo)用(yong),但(dan)它(ta)們(men)在(zai)效(xiao)率(lv)、解決方案尺寸以及總電源解決方案的成本方麵可能會有所權衡,尤其是在如患者監護儀、智能儀表、智能傳感器和物聯網係統等始終開啟的應用中。
很多應用肯定會從數據采集和/或射頻(RF)通信事件中的無噪聲環境中受益。但是,電源設計人員需要考慮效率(換言之,電池壽命)、電路板空間和組件成本之間的權衡是否對他們的設計有意義。在證明可能存在問題時,現代DC/DC轉換器確實提供了有助於減少設計折衷影響的功能。一個示例是TPS62840 DC/DC轉換器,這是一種超低(60nA)靜態電流、高效、750mA降壓型穩壓器,旨在在始終開啟的應用中最大限度地延長電池壽命,可用於始終開機應用。
TPS62840的STOP輸入管腳(見圖1)立即(在電流開關周期之後)和暫時停止調壓器的開關。這段時間內,存儲在輸出電容器中的電荷為應用供電;穩壓器絕對不會產生紋波或開關噪聲。這種情況下,該應用可以執行無失真、精確的數據采集和RF通信程序。

圖1:顯示STOP輸入管腳的典型應用電路
當然,在係統進行時,重要的是在器件的輸出電壓達到係統臨界電平之前重啟器件。一旦將邏輯低電平施加到STOP管腳,調壓器將立即恢複開關操作,而不會有任何啟動和/或軟啟動延遲。圖2說明用於以脈衝頻率調製(PFM)(圖2a)或強製脈衝寬度調製(PWM)(圖2b)操作DC/DC轉換器的STOP特性。

圖2:在PFM操作(a)中,VIN = 3.6 V,VOUT = 1.8 V和IOUT = 10 mA和強製PWM操作(b)時,采用TPS62840STOP模式操作(其中藍色是STOP管腳的輸入信號,洋紅色是輸出電壓,綠色是電感器電流)。測量值包括COUT= 10 µF。
在STOP模式下進行無噪聲測量/RF通信事件的所需時間取決於設置的輸出電壓VOUT,SET、輸出電容值COUT、所需的輸出電流IOUT和應用的電壓容限。在圖2的示例中(VIN = 3.6 V,VOUT,SET = 1.8 V,IOUT = 10 mA, COUT = 10 µF),在時間t = 38 µs之後達到約50 mV的壓降。如果恒定輸出電流IOUT對輸出電容器COUT放電,則可使用公式1估算STOP模式下的輸出電壓行為VOUT(t)作為時間t的函數:
VOUT(t) = VOUT,SET – IOUT × t / COUT (1)
在設計具有強噪聲控製要求的始終開啟應用的電源架構時,請確保檢查TPS62840的STOP函數。結合其他特征,例如在低至 IOUT= 1μA的輸出電流時,80%的輕載效率,或者通過將單個電阻器連接到VSET管腳即可在16個預定義輸出電壓之間進行選擇的可能性,TPS62840可幫助最大化係統的電池使用壽命,同時最大程度地減少所需的額外組件數量。
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