用于精密测试和测量系统的双极性电源解决方案
作者:Alan Walsh
为了确保高精度，精密测试和测量系统需要具有低纹波和辐射噪声的电源解决方案，从而不会降低高分辨率转换器信号链的性能。在这些测试和测量应用中，生成双极和/或隔离系统电源给系统设计人员带来了电路板面积、开关纹波、EMI和效率方面的挑战。数据采集系统和数字万用表需要低噪声电源，以便提供高分辨率ADC信号链的性能，而不被开关电源产生的纹波噪声所影响。源表(SMU)和直流源/电源具有类似的要求，以便将高分辨率DAC信号链上的杂散输出纹波降至最低。精密测试和测量仪器中的通道数也有增加的趋势，以便增加并行测试。在电隔离应用中，这些多通道仪器日益需要通道间隔离，其中电源必须在各通道上产生。此驱动解决方案需要的PCB尺寸越来越小，同时保持性能。在这些应用中实施低噪声电源解决方案可能导致PCB尺寸比期望的大，和/或由于过度使用LDO稳压器或滤波器电路而导致效率变差。
例如，在1 MHz下5 mV纹波的开关电源轨需要通过LDO稳压器和ADC供电特性的组合来实现60 dB或以上的电源电压抑制比(PSRR)，从而将ADC输出端的开关纹波减少到5 μV或更低。对于18位的高分辨率ADC，这只是LSB的一个零头（从而不会对LSB产生影响）。
幸运的是，可以通过 μModule® d器件和相关元件搭建集成度更高的电源解决方案来简化这项任务。例如 Silent Switcher® 器件和高电源电压抑制比(PSRR) 的LDO稳压器，这些解决方案在降低辐射噪声和开关纹波的同时实现了更高的效率。
图1. 具有低电源纹波的非隔离双极性电源系统（±15 V和±5 V）的电源解决方案。
许多精密测试和测量仪器（如源表或电源）需要进行多象限操作，以获取并测量正负信号。这就需要从单个具有低噪声的正电源输入有效地生成正负电源。让我们以需要从单个正输入电源生成双极性电源的系统为例。图1显示的电源解决方案可产生±15 V和±5V并使用正负LDO稳压器过滤/减少开关纹波，以及生成5 V、3.3 V或1.8 V等其他电源轨，为信号调理电路或ADC和DAC供电。
此处所示的电源轨解决方案使用 LTpowerCAD®中的系统设计工具设计。 The LTpowerCAD® 设计工具是一款完整的电源设计工具程序，可使用显著简化许多电源产品的电源设计任务。
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