德州儀器推搭配鐵氧體磁珠濾波器補償的低雜訊降壓轉換器

德州儀器(TI)近日推出搭配鐵氧體磁珠濾波器補償的全新低雜訊DC/DC開關穩壓器系列。TPS62912與TPS62913在頻率為100 Hz至100 kHz時可提供20μVRMS的低雜訊,以及10μVRMS的超低輸出電壓漣波,讓工程師能從設計中移除一個或多個低壓差穩壓器(LDO),降低高達76%的功率損耗,並節省36%的電路板面積。

在高精度測試與量測、醫學、航太、國防與無線基礎設施等多元應用領域,電源供應器的雜訊是設計上的一大挑戰。傳統的低雜訊電源架構包含DC/DC轉換器、TPS7A52、TPS7A53或TPS7A54類型的低雜訊LDO,以及鐵氧體磁珠等晶片外濾波器。在多數系統中,鐵氧體磁珠一直是用以抑制高頻雜訊的有效濾波器,而TPS62912與TPS62913透過鐵氧體磁珠的補償濾波作用,能減少約30 dB的電源輸出電壓漣波,簡化電源供應設計。

為了保存訊號準確度與完整性,高精度系統要求低雜訊、低漣波的電源軌,而TPS62912與TPS62913可滿足兩種性能要求,在頻率高達100kHz時的電源抑制比為65 dB。此外,此一降壓轉換器系列的輸出電壓誤差少於1%,有助保持高規格輸出電壓精度。兩款轉換器都可支援展頻頻率調變,能進一步降低射頻突波,並與外部時脈同步,協助工程師輕鬆達到訊號雜訊比(SNR)與無雜散動態範圍(SFDR)的標準,這兩項指標在醫學影像及雷達應用尤其重要。

工程師在設計敏感型類比電路的電源供應時,經常得在降低雜訊與犧牲效率之間做取捨。只使用開關穩壓器會導致太多開關雜訊,在穩壓器後端加上LDO抑制雜訊時,卻又造成額外的功率耗損,這種現象在大電流時更為明顯。TPS62912與TPS62913的最高效率達97%,工程師不必使用LDO,也能達到雜訊濾除的目的,且能減少高達76%的功率損耗,使用類比前端(AFE)時,功耗為1.8W;使用如ADC12DJ5200RF的寬頻類比轉數位轉換器(ADC)時,功耗為1.5W。與傳統低雜訊電源架構相比,兩款轉換器的效率提升幅度分別為20%與15%。

工程師如果在設計時採用TPS62912或TPS62913,每LDO可節省約20mm2的印刷電路板(PCB)面積,不只省去線性穩壓器,也減少相關被動元件的使用。一般而言,採用單一LDO的設計可節省36%的PCB面積。此外,由於降壓轉換器搭配鐵氧體磁珠補償,工程師能減少使用的DC/DC元件總數,在設計中移除兩個電容及兩個電阻,進而降低整體系統成本、縮短設計時間。