STOP功能在低噪聲數(shù)據(jù)采集應(yīng)用中的優(yōu)勢

作者：德州儀器（TI）時間：2020-06-29 來源：電子產(chǎn)品世界

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電磁噪聲是指任何一種多余的電磁能量，其強度足以使信號失真。因此，設(shè)計高性能數(shù)據(jù)采集應(yīng)用或任何具有特別敏感信號路徑的系統(tǒng)時，必須克服噪聲問題。

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/202006/414813.htm

在電源方面，由于其基本的工作原理，高效的DC/DC轉(zhuǎn)換器可能成為重要的噪聲源。它們既會在轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率處產(chǎn)生低頻紋波，也會產(chǎn)生因轉(zhuǎn)換器功率級中電壓和電流的快速切換而引起的高頻噪聲。

與開關(guān)式穩(wěn)壓器結(jié)合使用的降噪技術(shù)示例包括額外的過濾無源元件，諸如緩沖電路、鐵氧體磁珠和饋通電容器，或在電源路徑中包含線性電源，如低壓差穩(wěn)壓器。雖然這些方案在大多數(shù)應(yīng)用中都能很好地發(fā)揮作用，但它們在效率、解決方案尺寸以及總電源解決方案的成本方面可能會有所權(quán)衡，尤其是在如患者監(jiān)護(hù)儀、智能儀表、智能傳感器和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等始終開啟的應(yīng)用中。

很多應(yīng)用肯定會從數(shù)據(jù)采集和/或射頻（RF）通信事件中的無噪聲環(huán)境中受益。但是，電源設(shè)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(quán)衡是否對他們的設(shè)計有意義。在證明可能存在問題時，現(xiàn)代DC/DC轉(zhuǎn)換器確實提供了有助于減少設(shè)計折衷影響的功能。一個示例是 TPS62840 DC/DC轉(zhuǎn)換器，這是一種超低（60nA）靜態(tài)電流、高效、750mA降壓型穩(wěn)壓器，旨在在始終開啟的應(yīng)用中最大限度地延長電池壽命，可用于始終開機(jī)應(yīng)用。

TPS62840 的STOP輸入管腳（見圖1）立即（在電流開關(guān)周期之后）和暫時停止調(diào)壓器的開關(guān)。這段時間內(nèi)，存儲在輸出電容器中的電荷為應(yīng)用供電；穩(wěn)壓器絕對不會產(chǎn)生紋波或開關(guān)噪聲。這種情況下，該應(yīng)用可以執(zhí)行無失真、精確的數(shù)據(jù)采集和RF通信程序。

圖1：顯示STOP輸入管腳的典型應(yīng)用電路

當(dāng)然，在系統(tǒng)進(jìn)行時，重要的是在器件的輸出電壓達(dá)到系統(tǒng)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(diào)壓器將立即恢復(fù)開關(guān)操作，而不會有任何啟動和/或軟啟動延遲。圖2說明用于以脈沖頻率調(diào)制（PFM）（圖2a）或強制脈沖寬度調(diào)制（PWM）（圖2b）操作DC/DC轉(zhuǎn)換器的STOP特性。

(a)

(b)

圖2：在PFM操作（a）中，V_IN = 3.6 V，V_OUT = 1.8 V和I_OUT = 10 mA和強制PWM操作（b）時，采用 TPS62840 STOP模式操作（其中藍(lán)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C_OUT= 10 μF。

在STOP模式下進(jìn)行無噪聲測量/RF通信事件的所需時間取決于設(shè)置的輸出電壓V_OUT,SET、輸出電容值C_OUT、所需的輸出電流I_OUT和應(yīng)用的電壓容限。在圖2的示例中（V_IN = 3.6 V，V_OUT,SET = 1.8 V，I_OUT = 10 mA, C_OUT = 10 μF），在時間t = 38 μs之后達(dá)到約50 mV的壓降。如果恒定輸出電流I_OUT對輸出電容器C_OUT放電，則可使用公式1估算STOP模式下的輸出電壓行為V_OUT（t）作為時間t的函數(shù)：

V_OUT(t) = V_OUT_,SET – I_OUT×t / C_OUT

在設(shè)計具有強噪聲控制要求的始終開啟應(yīng)用的電源架構(gòu)時，請確保檢查 TPS62840 的STOP功能。結(jié)合其他特征，例如在低至 I_OUT= 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(yù)定義輸出電壓之間進(jìn)行選擇的可能性， TPS62840 可幫助最大化系統(tǒng)的電池使用壽命，同時最大程度地減少所需的額外組件數(shù)量。