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[参考译文] TPS7A20：通用微控制器和低噪声 ADC 的电压调节

admin
Guru**** 1640390 points
Other Parts Discussed in Thread: LP5907, ADS1298, TPS7A20, TPS7A02, TPS723, TPS62243, LM27762, LM2664
请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/931107/tps7a20-voltage-regulation-for-general-purpose-microcontroller-and-low-noise-adc

器件型号：TPS7A20
主题中讨论的其他器件：LP5907、 ADS1298、 TPS7A02、 TPS723、 TPS62243、 LM27762、 LM2664

我正在考虑使用3V 纽扣电池为1.8V 组件(微型、加速计、ADC；总共20mA)供电、但 ADC 也需要+/-1.5v (具体而言、ADS1298用于测量 ECOG)。 1.5v 电源需要低 IQ 和噪声、因为它通常会被关断/禁用。 我在 LP5907中看到一个用于1.5v 的选项：

LP5907–低 IQ (12uA)；低噪声(6.5uVrms)；低压降(~120mV)(TPS7A20稍好、但现在不可用)

对于1.8V 稳压、由于噪声不那么重要、因此有许多选项可供选择。 低 IQ 可能是问题、也可能不是问题、但 TPS7A02似乎符合要求：

TPS7A02–超低 IQ (25nA、关断时为3nA)；更高的噪声(130uVrms)； 更高的压降电压(~400mV)

然而、LP5907似乎能够提供更好的噪声和压降性能、但代价是 IQ 更高-在 IQ 不是问题的情况下、我是否应该将 LP5907用于这两个稳压器？

最后、为了生成-1.5v、我过去使用过电压逆变器(MAX1720)、这是最佳的方法/解决方案吗？ 使用负输出 LDO 是否有优势？

*注意： ADS1298开发板 ，其中5V 首先反转至-5V (使用 TPS6040x)，然后使用独立的 TPS73201芯 片(加上 TPS73230的+3V 线路)制作+2.5和-2.5。 此设计(A)是否优于直接反相 ADC 负电压(((B)、例如+1.8V 反相至-1.8V、设计)？  TPS73201在0.4mA 时具有高 IQ、因此对我而言是一个糟糕的选择。

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    TI__Guru**** 1640390 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好、Matt、

    我已经开始研究你的问题、明天会回来讨论。

    此致、

    Nick

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    TI__Guru**** 1640390 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好、Matt、

    您能否解释一下为什么+/-1.5V 具有低 IQ 很重要、但+1.8V 具有低 IQ 并不重要？ 如果一切都由纽扣电池供电、那么一切都需要低 IQ、对吧？  

    如果噪声不那么重要、TPS7A02是+1.8V 的理想选择。 其极低的 IQ 有助于在不使用时节省大量电量。  

    如果您需要低 IQ 和低噪声、LP5907是一个不错的选择。 但是、与图 A 中的情况相反、LP5907不能用作负输出电压 LDO。 您是否考虑使用反相降压稳压器来获得-1.5V 电压？

    [引用 USER="Matt Gaidica1]]最后、为了生成-1.5v、我过去使用过电压逆变器(MAX1720)、这是最佳的方法/解决方案吗？ 使用负输出 LDO 是否有优势？[/quot]

    使用负 LDO 而不是开关电容器逆变器有许多好处。 以下是一些重要的示例：

    1. 开关会产生噪声。 除此之外、逆变器没有 LDO 具有的电源噪声抑制功能。  
    2. 此类逆变器具有低电流能力。 这似乎不是一个问题、但当您尝试在图 A 的配置中使用一个时、启动时会产生大量浪涌电流来为 LDO 的输入和输出电容器充电、并且逆变器无法驱动它。  
    3. LDO 具有更好的瞬态响应。
    4. LDO 具有内置反向电流保护功能、有助于保护电源

    我认为图 A 是更好的架构、除了第一个(顶部)分支替换为其他部分、例如反相降压稳压器。  

    此致、

    Nick

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    TI__Guru**** 1640390 points
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    谢谢、Nick！ 我关于+1.8V 电源的想法是、由于我的 MCU 将处于唤醒状态(~5mA)或处于某个低功耗模式(~1mA)、因此它可能永远不会关断。 但是、我仍在详细了解上电过程、在这种情况下、低 IQ 可能是有益的。

    我已经了解到降压转换器与 LDO 相比具有更多的噪声。 我的电路板设计将 ADC 放置在非常靠近电源电路的位置(~1cm)、尽管接地隔离相对良好：在这种情况下、您认为降压转换器会影响性能吗？

    如果您对+/- 1.5v 电源有建议的器件型号，这将是很好的：)。

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    TI__Guru**** 1640390 points
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    Nick、我正在查看 高性能 ADC 电源设计的最低功耗规格 、并认为我的 ADC 运行速度非常慢(ADS1298上为250Hz)是一个重要的问题。 TPS62240DRVT 或许是生成1.8V 的好解决方案？ (如 微型稳压器中所建议的那样、通过 Digi-Key 满足可穿戴电子设备空间限制要求)。

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    TI__Guru**** 1640390 points
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    您好、Matt、

    是的、降压转换器在输出端具有一些纹波、这是由输出端放电的电容器导致的、用于在"关断"阶段驱动负载。 当负载电流很小时、通过选择正确的电感值和开关频率、可以使纹波变得很小。 下面是 一个应用手册、介绍了如何设计高效的开关模式电源。 如果您想走这条路(我认为这是获得负电源轨的最有效方法)、 您还可以使用降压稳压器的输出作为 LDO 的输入、以获得良好的干净信号、并具有使用 LDO 的所有优势。  

    至于要使用的器件、TPS723是负电源轨的理想器件、而 TPS7A20或 LP5907是正电源轨的理想器件。

    希望这对您有所帮助！

    此致、

    Nick

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    TI__Guru**** 1640390 points
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    Nick、很好的反馈！ 我现在对这个设计非常有信心。 在我解决问题之前、我只想确保这与您的回复一致。 我将从 TPS62243生成+1.8V 电压、该电压将馈送到 LP5907 +1.5v 和 TPS723中、输出电压调整为-1.5v。 由于我的1.5v 电源轨只为我的 ADC 供电、我将使用 PWM_MODE 强制 TPS62243进入固定频率模式、同时启用1.5v 电源链、同时在我的软件中考虑启动时间。

    这将导致我的正电源轨上产生~6.5uVrms 噪声、而我的负电源轨上产生~60uVrms 噪声。 此外、当 PWM_MODE 下拉为低电平时、IQ 对于我的应用来说可以忽略不计。

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    TI__Guru**** 1640390 points
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    您好、Matt、

    我想您对负输出 LDO 有误解。 大多数输出负电压 的 LDO (有少量例外)也需要负输入电压。 您可以通过查看数据表中的输入电压范围来判断情况是否如此。 例如、对于 TPS723、建议的输入范围是最小值 -10V 和最大值 -2.7V。 因此、使用降压稳压器的+1.8V 作为输入将不适用于 TPS723。 您应该使用降压稳压器来反转纽扣电池电压、并且仅将其用于 TPS723输入。 要获得+1.8V 电压、您可能需要使用 LP5907并将纽扣电池的3V 用作输入、然后您可以使用另一个 LP5907来获得+1.5V 电压。  

    另一个问题是 TPS723的压降电压。 例如、如果您使用降压稳压器产生-1.8V 电压、则 TPS723可能处于压降状态、因为最大压降电压为500mV、输入电压较小、这会增加压降电压。 因此、由于降压稳压器应仅用于负电源轨、因此我建议将其配置为输出足够高的电压、以便您确信 TPS723不会出现压降、至少为-2V。 您甚至可以配置开关模式电源以输出相同值的反相电压(开关模式电源非常灵活)。 LP5907在这里不是问题、因为其压降电压最大 250mV (或200mV、具体取决于封装)、因此在+1.8V IN 和+1.5V OUT 下不会出现压降。  

    如果您想了解可输出正负电压的 LDO、请查看 LM27762。 这可能是一个很好的器件、可将您的+/-1.5全部集成在一个封装中、但代价是具有更大的静态电流(~390uA)。  

    我将保持该线程处于打开状态、以便您可以发布更新的原理图、我将查看它。  

    此致、

    Nick

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    TI__Guru**** 1640390 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    谢谢、Nick、我看到了我的错误。 我注意  到、有一些降压转换器产品专门声明输出为负、而使用反相降压-升压转换器则展示了如何使用任何降压转换器对信号进行反相。 你建议什么？ 我看到反相产品的 IQ 都很高 、LM27762也会很好、但 IQ 也太高。

    我还看到了该 ADC 的设计、其中使用 TPS6040x (电荷泵)和 LM2664 (开关电容器)来获取负电源... 我认为、由于它位于 LDO 前面、因此它可能就足够了。 MAX1720似乎具有出色的效率、关断模式使我能够将整个 ADC 链置于低功耗模式、同时移除电感器并使用0402电容器是一个主要优势。 在这个设计中、我想一个问题是、您是否看到了直接从+BATT 或从+1.8V 线路供电 LP5907-1.5的优势？

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    TI__Guru**** 1640390 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好、Matt、

    很抱歉、我只是想为您的设计提供更多想法。 实际上、我从未需要在需要低 IQ 的反相降压转换器中进行设计、因此我没有意识到它们具有如此高的 IQ。 因此、如果您希望使用降压转换器、则最好使用常规转换器并将其配置为反相。  

     我很难说出这一最新设计的工作原理、因为我没有使用开关电容器逆变器作为 LDO 的输入。 我的问题仍然是启动时出现的浪涌电流。 在进行布局之前、您是否有预算为功率级的此部分构建原型以进行测试？

    您可能需要考虑的另一个相关问题是、当 LDO 的输入斜升太慢时、输出端可能会出现过冲、如避免 LDO 启动过冲中所述。  

    [引用用户="Matt Gaidica1"]这是一个设计问题、我想问的是、您认为直接从+BATT 或从+1.8V 线路提供 LP5907-1.5有哪些优势？[/quot]

    我看不到使用+BATT 电压作为 LP5907-1.5输入的任何好处。 降低 LDO 的 Vin 可降低 LDO 中的功耗、因此您可以通过将+1.8V 用作输入来获得该优势、并且 LP5907的压降电压始终小于250mV、因此您也无需担心它会进入压降。  

    此致、

    Nick