开关稳压器

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开关稳压器

开关稳压器使用输出级，重复切换“开”和“关”状态，与能量存贮部件（电容器和感应器）一起产生输出电压。它的调整是通过根据输出电压的反馈样本来调整切换定时来实现的。开关稳压器＋低噪声LDO线性稳压器是电源工程师设计ADC和DAC电源适配器电路最常用的电路结构形式，如图所示。通常，电源工程师都通过一个低噪声的线性稳压器来为数据转换器（ADC或DAC）供电，而不使用开关稳压器。这是因为，电源工程师担心开关稳压器的噪声会进入数据转换器的输出频谱，从而极大地降低数据转换器的交流性能。

1.从开关稳压器＋线性稳压器模式到开关稳压器模式
电源工程师正面临越来越多的挑战，他们需要在不降低电源适配器组件（例如：高速数据转换器）性能的情况下让其设计最大限度地节能。电源工程师们可能会转而采用许多电池供电的应用（例如某种手持终端、软件无线设备或便携式超声波扫描仪），也可能会缩小电源适配器的外形尺寸，从而需要寻求减少发热的诸多方法。
在选择高速数据转换器时，功耗是最为重要的系统设计参数之一。不管是更长电池使用寿命的便携式设计，还是散热能力较低的小型产品，数据转换器的功耗都至关重要。
极大降低系统功耗的一种方法是对高速数据转换器的电源适配器进行优化。就高速数据转换器而言，可通过一个共用5V电源适配器轨的线性稳压器产生一个3.3V电源适配器。LDO稳压器1.7V压降，相当于降低35%的功耗。使用一个LDO稳压器通过3.3V总线得到1.8VADC电源适配器时，如ADS4149ADC，线性稳压器功耗增加至约45%。这也就是说，LDO消耗了差不多一半的功率。它表明，一种低效率的电源适配器设计多消耗一半功率是如此的容易。
开关稳压器的效率与输入电源适配器轨没有一点关系，因此非常的节能。一些新一代的开关稳压器针对噪声进行了优化，使得设计人员可以直接通过一个DC-DC转换器来为高速数据转换器供电，只要细心进行设计，便可以最小化对交流性能所产生的影响，使交流性能没有明显的降低。
数据转换器设计和工艺技术的一些最新进展，让许多新型ADC可以直接由电源适配器来驱动，从而达到最大化功效的目的。
如图所示，电源工程师们习惯在开关稳压器和ADC之间使用一些低噪声、低压降的线性稳压器，以清除输出噪声和开关频率谐波。但是，这种干净的电源适配器设计的代价是高功耗，因为线性稳压器要求压降余量来维持正常的运行。LDO线性稳压器的最低压降一般为200～500mV，但在一些系统中其可以高达1～2V（例如，由一个5V电源适配器产生一个ADC的3.3V电压轨时）。

就一个要求3.3V电压轨的数据转换器而言，线性稳压器的300mV压降增加约10%的功耗。这种效应在要求更低电源适配器电压的数据转换器中得到放大，例如，1.8V电压轨的数据转换器，相同300mV压降增加约17%（300mV/1.8V）的功耗。因此，将该电源适配器通道中的低噪声LDO线性稳压器除去，则可以产生巨大的节能效果。去除LDO线性稳压器还可以降低设计的板级空间、热量以及成本。

线性可调型开关稳压器包含输出变压器，输入和输出之间必须进行隔离，以避免产生感应电压。

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| 发布时间：2019.07.05 来源：电源适配器厂家

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