[参考译文] LP38798：高电压、低噪声线性稳压器

尊敬的 Ian：

我们需要进行一些来回讨论、以得出有关此 LDO 问题的结论。
查看您目前的设计原理图可能会有所帮助。
我不需要升压转换器、而只需要后置稳压原理图。

浮动基准拓扑 LDO 包括 LM317、LMS8117A 和 LM1117。
在400kHz 时、这些较旧器件的 PSRR 较差。
一种选择是降低升压转换器的开关频率、然后使用基于浮动基准的 LDO、如您链接的应用手册(www.ti.com/.../snoa648.pdf)中所示。  但是、我不知道您在开关频率方面有多大的灵活性。

一些问题：
升压转换器产生的最坏情况纹波是什么、您希望将其衰减多少？  此外、最小/最大开关频率是多少？
2.如何在 TIDA-01371中为 U1的电源轨生成低电压？
3.您是否可以提高升压转换器的开关频率、并在运算放大器之前添加 LC 滤波器来衰减噪声？
4.如果噪声被运算放大器放大、那么 LDO 使用以下基本电路是否更容易？  必须添加所有其他特性、例如电容器和额外的保护电路元件。 如果齐纳二极管不是最佳的、则可能是使用 TLV431和 BJT 作为导通元件的分立式 LDO。  

谢谢、

斯蒂芬

尊敬的 Stephen：

谢谢

响应时间。 我随附了一个原理图：  

您的问题答案：

升压转换器在最坏情况下的纹波为120mV @ Fsw (400kHz)。 我从开关频率范围的低侧开始。 转换器可在高达2MHz 的频率下运行。

有趣的是、低于 Fsw 的噪声看起来比 Fsw 的噪声更糟。 我看到转换器输出的音频带噪声约为250mVpp。  

我想将音频带噪声衰减50-60dB。 我正在与直流/直流转换器供应商合作开发我的设计、以了解是否有方法降低源端的音频带噪声。 我想转换器内部 Vref 可能不是最安静的。  

2. DC-DC 升压转换器由15VDC 电源模块供电。 我已经为 U1使用了该相同的电源轨。 我还为 U1尝试了一个单独的低噪声轨、但 HV 线性稳压器输出噪声没有变化。  

3、我对它的思考越多、驱动虚拟接地节点拓扑的积分器是否可能与低频噪声不兼容？ 我想、由于低频下固有的高 U1增益？    

我正在考虑使用分立式 LDO。 不过、我也可能会研究将 LD1086 (抱歉、不是 TI 器件)用作浮动3术语器件。 它的数据表声称具有非常好的 HF 纹波抑制能力。  

还有其他想法吗？  

感谢您的观看、我很感激！  

Ian  

尊敬的 Ian：

如果15VDC 电源模块是数字控制的、则反馈中 ADC 的限制循环将导致低频宽带噪声。
这将是高频开关操作的补充。
我在数字控制电源方面有一些经验、我看到的低频噪声为1KHz 到30kHz、杂散相当大(在某些情况下与开关频率基波相当)。
您可能需要查看电源模块架构、以确保其噪声足以满足您的设计需求。

我同意您对使用此架构的低噪声高电压输出所固有的困难的看法。
LDO 肯定会从其输入到输出提供 PSRR。  
虚拟 GND 的降噪可能与 LDO 所处的降噪不同。
因此、我预计总噪声会更低、但考虑到虚拟接地与实际 GND 之间的较大差分、LDO 输出与虚拟 GND 之间的差分可能不会太大。
您需要的是一种降低 GND 噪声的方法、正如您已经发现的那样。

我们可以讨论降低 U1电路周围噪声的方法(使用 TPS7A4701断电15VDC 等 LDO 提供 U1轨和7.5V、适当的放置和布局以降低噪声、缩短布局中的环路面积、 通过使 U1电路下方的第2层 GND 或 LDO 电路下方的 LDO GND 成为有效的电场屏蔽)。

但升压转换器噪声仍然可以通过该架构进入虚拟接地。
如果您可以尽可能降低升压转换器的纹波电压、那么您可以使用齐纳二极管、正如我先前所展示的、与现有架构相比、噪声结果有所改善。  使用精密容差偏置电阻器(1%或更高)时、Iz 不会显著波动、这取决于齐纳二极管、因此齐纳电压的变化可能非常小。  齐纳容差是断断续续的、但我们的想法是、根据温度、频率变化非常低、并且小于开关转换器的纹波。

另一种选择是使用 TI TLV431设计分立式 LDO。
您可以自行补偿以实现所需的纹波抑制、尽管这比 IC 更耗时、并且可能不符合您的计划。

我查看了 LD1086和 TI LM317。
请注意、LD1086需要 ESR 欧姆才能实现稳定性、因此如果这对您很重要、瞬态响应将会受到影响。
陶瓷电容器将无法工作、甚至钽电容器也可能不足。  您可能需要铝电解电容器。
LM317没有此限制。 两种器件的 PSRR 都能满足您在音频范围内的50-60dB 衰减要求。

假设您的设计限制将为您提供足够的余量、也许您还可以尝试将两个 LM317 LDO 串联放置以使您的 PSRR 加倍。

请考虑这些选项、并告诉我是否可以提供其他支持。

谢谢、

斯蒂芬