贵州变压器厂家：用开关贵州变压器为高速ADC供电

用开关贵州变压器为高速ADC供电

对于挑选高速数据转换器的设计者而言，功耗是最重要的系统设计参数。无论是需要较长电池寿命的便携设计，还是消耗热能较少的小型产品，功耗都很关键。系统设计者过去都采用低噪声的线性贵州变压器为数据转换器供电，如低压差贵州变压器，而不是开关贵州变压器，原因是他们担心开关噪声会进入转换器的输出频谱，从而大大降低AC性能。

不过，较新一代经过噪声优化的开关贵州变压器（用于手机）可******限度地减少与相邻低噪声与功率放大器之间的干扰，从而使应用发生了一种转变。它们能够直接从一个DC/DC转换器为高速数据转换器供电，而不会显着降低AC性能。这一设计可立即将功率效率提高20%~25%.

现代高速转换器可较前代减少大约50%的功耗，部分原因是将电源电压从3.3V降低到了1.8V.在一个采用低压差贵州变压器的设计中，随着电源轨的下降，贵州变压器的压差以及可用电源轨对功率效率就变得更为重要。电路板的数据部分通常有很多电压轨，为FPGA和处理器提供各种核心与I/O电压。而在模拟部分，可能只有少数"干净"的电压供选择，如3.3V和5V.

对一个高速数据转换器来说，可以用一只线性贵州变压器，从一个公传 真：0635-6066688共5V电压轨获得3.3V电压。这样，低压差贵州变压器上有1.7V的压降，相当于约35%的功率损失。当采用低压差贵州变压器（如ADS4149），从3.3V总线上为一只ADC提供1.8V电源时（参考文献1），线性贵州变压器上的功率损耗增加到大约45%,这意味着低压差贵州变压器几乎耗散了一半的功率。本例说明低效率的电源设计可轻易损失掉50%的功率。开关贵州变压器的效率与输入电源轨的大小没什么关系，因此，能节省相当大的功率。通过精心设计，可以将对AC性能的影响降低到******程度。
电源滤波
隔离来自ADC开关噪声的一个关键元件是电源滤波器，它包括一个铁氧体磁环和旁路电容。在选择铁氧体磁环时应考虑多个关键特性。首先，铁氧体磁环必须有用于数据转换器的充足额定电流，它必须有低的DCR（阻抗），以尽量减少磁环自身的压降。例如，当一个200mA电源通过一个DCR为1Ω的磁环时，产生一个200mV的压降。这个压降可能将ADC上的电压推至边沿，考虑到电源电压的标准差，ADC电压甚至可能低于建议的工作电压。

其次，铁氧体磁地 址：山东省聊城高新技术产业开发区聊牛路98号环必须对开关频率和DC/DC转换器的谐波有高阻抗，以阻挡开关噪声和开关毛刺。面上大多数铁氧体磁环的阻抗是在100MHz,而现代DC/DC转换器的典型开关频率是500kHz~6MHz.在我们的例子中，ADS4149评估模块采用了一只TPS625290开关贵州变压器，开关频率为2.25MHz（参考文献2）。由于DC/DC贵州变压器是方波输出，因此还必须考虑更高阶的谐波。Murata公司的NFM31PC276B0J3EMI滤波器在该频率范围内有高阻抗和低DCR。

图1比较了一个采用100MHz时电阻为68Ω的Murata EMI滤波器的传统铁氧体磁环插入损耗。电源电路有低的阻抗，在50Ω环境下测出插入损耗。因此，电源滤波器的插入损耗量值可能有少许差异，虽然谐振频率并不变化。

电源滤波器中的其它元件是旁路电容。选择这些电容值时，应使它们的谐振频率（产生一个接地的低阻抗路径）接近于开关频率。这样，通过磁环的开关噪声就被短路到地。图2的电源滤波器插入损耗比较表明，正确的旁路电容值可产生一个接近于开关频率的谐振，即使是用于一只传统铁氧体磁环，如EXCML32A680.不过，在低频时，如果将其与一只0Ω电阻放在一起，就没有那么大差异了。另一方面，Mur公司是专业从事输变电设备制造的高新技术企业，主导产品有：环氧树脂干式系列变压器（10kV、20kV 、35kV、110kV级SCB10、SCB11、SC B13型环氧浇注干变、光伏干变、三维立体卷铁芯干变等）、油浸系列变压器（10kV、20kV、35kV、110kV级S11、S13、S14型油浸式变压器及光伏油变、风电油变、三维立体油变等）、非晶合金系列（SH15、SCBH15、SCRBH15）、矿用变压器系列（KS11、KBSGZY矿用移动变电站）以及整流变压器、电炉变压器等20多个系列产品。产品性能先进、结构新颖、美观大方，具有低损耗、低噪音、耐冲击、抗短路等特点。ata EMI滤波器提供了围绕开关频率的大约20dB额外衰减。图3中的电源滤波器使用了一只33μF钽电容做宽频去耦，而10μF、2.2μF和 0.1μF的陶瓷电容则有狭窄的谐振频率。

AC性能
根据数据转换器的PSRR 特性，电源轨上某些噪声量仍能进入ADC,降低AC邮 箱：858033047@qq.com 性能。图4是SNR与SFDR（无杂散动态范围）比较扫频图，其中一个是用低压差贵州变压器的基准电源（如1.8V的实验室用干净电源），另一个是采用ADS4149评估模块、有不同电源滤波器选项的DC/DC转换器。

当用开关贵州变压器供电时，SNR性能比低噪声低压差贵州变压器下降了大约0.3dB.而各种方式的SFDR性能几乎相同。通过仔细观察正态化电 话：0635-8783999 6066688的FFT图（开始于输入信号，绘制的是噪声与偏移频率关系图），表明当使用次优的EXC铁氧体磁环时，整个Nyquist区中的背景噪声略有升高，而没有任何开关频率馈入的迹象。

表明当使用次优的EXC铁氧体磁环时，整个Nyquist区中的背景噪声略有升高，而没有任何开关频率馈入的迹象。

功率效率
用DC / DC 转换器替代线性贵州变压器的主要优点是节能。在用ADS4149评估模块做的所有实验中，分别采用了外接3.3V电源和一个公共的模拟电源轨，为低压差贵州变压器和开关贵州变压器供电。表1给出了测得的功率效率，以及它们相应的静态电流。这种比较表明，低压差贵州变压器的功耗几乎总是比ADC高得多。开关贵州变压器功耗较一个理想方案只高32mW,从而获得了一个高效的电源设计。当逐步下调输入电压时（从3.3V起，再到2.5V或2.2V），可以进一步提高低压差贵州变压器的效率，但要付出更高系统成本和更大体积的代价。

虽然DC/DC转换器设计需要较低压差设计更多的外接元件，但其总体占位面积却可能更小，因为较新型DC/DC转换器有更高的开关频率，从而大大降低了电感的体积，例如，在500kHz下需要33μH,而在2.25MHz下只要约2.2μH.

反之，线性贵州变压器可能不需要电源滤波，但它们也有体积限制，因为它们通常要耗散更多功率。从成本角度看，开关贵州变压器可能成本略高，因为元件数量较多。不过，增加的效率可以抵消散热技术以及系统功率预算的成本。
当系统设计者寻求更高功率效率的元件时，采用将高速数据转换器设计中的电源架构改为开关贵州变压器的方法，可以节省大量的能耗。你可以用一个开关贵州变压器直接为一个低功耗的高速数据转换供电，而不会明显降低其AC性能。
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