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[参考译文] 适用于照片敏感型应用的超低噪声电源链

admin
Guru**** 1769905 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS63710, TPS54120, TPS62913, TPS7A94, TPS7A30, TPS65530A, TPS65185, TPSM82913, TPS7A88, TPS7A33, PARALLEL-LDO-CALC
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/1230855/ultra-low-noise-power-chain-for-photo-sensitive-applications

主题中讨论的其他器件：TPS65530A、 TPS65185、TPS63710 、TPS62913、TPS54120、 TPSM82913、 TPS7A88、TPS7A94 、 TPS7A33、TPS7A30、 PARALLEL-LDO-CALC

您好！

我对电源轨的要求如下

极性 电压 负载电流
 + 2.5 400 mA
 - 2.5 400 mA
 + 5 620 mA
 - 5 330 mA

在我的当前设计中、我依赖非 TI 解决方案、使用12V 到多轨降压转换器、转换器输出通过 CLC 滤波器进行滤波、组合为0.1uF、4.7uF、0.01uF、47uF

然后输出再次转换为 LDO 通过 CLC 滤波器保持 LDO 输出

但我的输出仍然具有如下所示的噪声

-2.5电源轨

-5V 电源轨

2.5V 宽轨

与正电源轨性质类似、

有效的噪声 峰峰值约为100mV

我有一个放大器信号链、这会导致严重的问题、并且由于这个问题无法降低模数转换的基准电压

下面是我的信号链

请推荐适用于 FSO、激光雷达等噪声敏感型应用的电源解决方案。

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    TI__Guru**** 1769905 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。

    Shyam、您好！

    我们创建了极少具有负电压输出的 PMIC。 我们提供负电压输出的 PMIC 器件是 TPS65530A 和 TPS651851。 遗憾的是、TPS65530A 只有一个反相输出、而 TPS65185无法支持电流要求。

    您可以使用我们的 降压/升压和反相稳压器搜索工具 或 Webench 电源设计器查找 适合您的用例的分立式器件。 此外、 机械扫描激光雷达方框图 可建议使用在激光雷达应用中有用的其他元件。

    此致、
    梅根  

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    TI__Guru**** 1769905 points
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    我在使用 PMIC 时遇到了很多问题、在这种情况下我不是在寻找 PMIC 解决方案

    电源轨可以来自各个 IC、其中我可以灵活地调节输出、这样我就可以对所有需求使用相同的稳压器和直流/直流稳压器

    Web Bench 显示、除了我真正的瓶颈环节之外、我还选择了具有极低输出纹波和噪声的直流/直流+ LDO 解决方案。

    尽管我的解决方案适用于激光雷达、但我将制造面向光脉冲应用的通用接收器模块、在这些应用中、功耗后的折衷仅是噪声。

    我 需要在超低 噪声条件下工作、这正是我的搜索副抄表需要的、我已经准备好节省 BOM 成本和效率、但我需要超低噪声和纹波性能、这些工具可能无法 正确选择

    例如对于输入参数,建议使用输出噪声在20-50mV 的解决方案,我要寻找的是 UV 范围内的解决方案!

    因为如果耦合运算放大器后的电源噪声,它会将它放大到最大500mV ,这是我目前面临的问题。

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    TI__Guru**** 1769905 points
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    Shyam、您好！

     TPS63710反相降压/升压 https://www.ti.com/product/TPS63710 +负 LDO 或许是一个很好的解决方案。

    此致、

    布莱斯

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    TI__Guru**** 1769905 points
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    我遇到了   具有内部 LDO 的 TPS54120RGYT 是否有与此类似的等效-ve 电压？

    还说到纹波和噪声、您如何将  TPS54120RGYT 与精子直流/直流转换器和 LDO 解决方案进行比较？

    有没有任何改进的采用集成 LDO 的 TPS63710解决方案？

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    TI__Guru**** 1769905 points
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    Shyam、您好！

    我们的 TPS62913可用作(IBB)反相降压/升压转换器、同时支持低噪声和低纹波。

    它不是降压/升压+ LDO 解决方案。 TPS62913可直接支持低噪声和低纹波应用、 非常适合通常使用 LDO 实现后置稳压的噪声敏感型应用、例如高速 ADC。

    您可以参考以下注释以了解更多信息。

    https://www.ti.com/lit/an/slvaew7/slvaew7.pdf  通过 TPS62913低纹波和低噪声降压转换器为敏感型 ADC 设计供电

    https://www.ti.com/lit/ug/slvuc22/slvuc22.pdf TPS62913反相降压/升压 EVM 用户指南

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    TI__Guru**** 1769905 points
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    请告诉我，如何将集成解决方案  TPS54120RGYT 与除了效率之外的建议解决方案进行比较  

    这些选项太多、这很让人困惑、值得一去

    1A 解决方案对我来说还行、但我最需要的是、让我知道最好的解决方案、所以对于噪声和波纹、如果它集成的话、最重要的是它很好

    TPS62913是一种带有输出 LC 滤波器的解决方案，我是否需要多加入一个 LC 滤波器以降低 MV 水平的 UV 噪声？  

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    TI__Guru**** 1769905 points
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    Shyam、您好！

    很抱歉没有比较。

    TPS54120适用于您的正输出电压应用、但考虑到低纹波、它无法支持您的负解决方案。 这是2012年发布的旧器件。

    TPS62913不仅可以支持正输出应用、还可以用作负输出应用的 IBB。 此外、TPS62913是2020年发布的具有更好的低噪声和低纹波解决方案的集成器件、因此我认为 TPS62913更好。

    TPS62913是一种带有输出 LC 滤波器的解决方案，我是否需要再增加一个 LC 滤波器，以将噪声从 MV 水平降低到 UV 水平？

    是的、您需要第二个 LC 滤波器用于 TPS62913。 通常、第二个电感器是铁氧体磁珠。

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    TI__Guru**** 1769905 points
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    我认为62913仅用于正极输出、请再次检查 Vout 最小值仅为0.8V、我找不到解释-ve 输出用途的应用手册。

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    TI__Guru**** 1769905 points
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    Shyam、您好！

    要使用 TPS62913作为反相降压/升压并支持负输出、请参阅本 EVM 用户指南。

    https://www.ti.com/lit/ug/slvuc22/slvuc22.pdf TPS62913反相降压/升压 EVM 用户指南。

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    TI__Guru**** 1769905 points
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    感谢快速响应、我需要在此之后放置一个 LDO、

    您能否在此阶段之后推荐一个超低噪声、高 PSRR LDO？

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    TI__Guru**** 1769905 points
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    感谢您查看适用于此应用的 TPS62913、也感谢您查看我为这些类型的应用编写的应用手册。  尽管 TPS62913可用于反相降压/升压配置、但如果您发现其纹波和噪声超出可承受的范围、则有两种选择。  

    1) 1)添加一个能够提供负输出电压的 LDO、 或

    2) 2)使用 TPS63710低噪声反相降压。

    下面是使用 TPS63710的12V 输入电压至-2.5VOUT 400mA 设计： https://webench.ti.com/appinfo/webench/scripts/SDP.cgi?ID=B34D7D848AB5E8D0 

    对于-5Vout 设计、您需要低于12V 的输入、但输入仍需要大于转换器的最高压降。   

    希望这些信息有所帮助。

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    TI__Guru**** 1769905 points
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     我会继续使用  带 LDO 的 TPS62913、 我找到了一款 TPSM82913变体、我觉得它相当于占用空间更小、因此我会在它之后选择 LDO、  您能不能同时推荐具有高 PSRR 和低噪声的正负输出 LDO？

      对于负电压、Athos Zhao 我将使用相同的 TPSM82913 、但如何针对负电压进行配置？ 另请建议在 TPSM 之后放置一个 LDO。

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    TI__Guru**** 1769905 points
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    您好！  

    TPSM82913在 VIN 到 GND 之间有一个内部电容器、但不建议将其用于反相降压/升压配置。  您仍可以使用它、但需要在输出端添加一个齐纳二极管、这会占用模块的空间。  它是正输出轨的良好选择。

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    TI__Guru**** 1769905 points
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    您能向我建议直流/直流之后用于正负输出的低噪声高 PSRR LDO 吗？

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    TI__Guru**** 1769905 points
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    此问题已分配给我们的 LDO 团队来解答。

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    TI__Guru**** 1769905 points
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    你好， ，我没有看到有人回来，请解决 LDO 问题，我已经发现 TPS7A88  被用于敏感的应用，你可以放一些灯，我需要帮助确定类似的 LDO 为负电压也

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    TI__Guru**** 1769905 points
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    我已向小组 ping 通了 LDO。

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    TI__Guru**** 1769905 points
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    Shyam、您好！

    我们为您提供各种选择。  TPS7A88性能出色、但我们可以做得更好。  请查看您尝试滤除的开关频率、并评估这些曲线中的 PSRR 是否可行、或者您的系统中是否需要更多 PSRR。  如果您有任何问题、请告诉我。

    正极 LDO - TPS7A94

    TPS7A94是业内噪声超低的 LDO、它是一个正电源轨输出、可提供1A 的电流。  它可提供从10Hz 到100KHz 的0.47 uVrms 噪声(这个频率范围是行业基准、使您能够快速轻松地比较多个 LDO 的噪声)。  下面显示的是 TPS7A94在3.3V 输出下的 PSRR 曲线(我在数据表中没有看到专门针对2.5V 的曲线、但结果是相似的)。

    TPS7A94设计为并联、它为您带来许多好处、包括更低的噪声。  这是因为每个并联的 LDO 看起来都像是下一个并联 LDO 的不相关噪声源。  并联连接的不相关噪声源会净减少并联数量的平方根。  因此、通过并联4个 TPS7A94、可以将0.47 uVrms 降低2倍、以此类推。 并联 LDO 的另一个好处是、在不消耗更多功率的情况下具有更高的系统 PSRR。  如上面的图6-3所示、LDO PSRR 随负载降低(这对所有 LDO 都是通用的)。  如果在100kHz 等特定频率下需要更高的 PSRR、我们可以并联 LDO、以便每个 LDO 提供一小部分负载电流、从而提高系统 PSRR。

    负 LDO - TPS7A33

    我们还有一个低噪声负 LDO。  TPS7A33具有16uVrms (从10Hz 到100KHz)、高 PSRR 和1A 的负载电流。  该 LDO 还可以并联、以实现与之前所述相同的性能增强。  

    如果您决定并联 TPS7A33以获得更低的噪声或更高的 PSRR、我建议并联 TPS7A30。  TPS7A30只能提供负载电流的200mA、但噪声略低(15.1 uVrms)。  TPS7A30的价格是 TPS7A33的一半、因此如果您发现必须并联来降低噪声和提高 PSRR、则使用 TPS7A30的成本将比 TPS7A33更低。

    用于并行 LDO 的全新工具

    如果这些 LDO 的规格自行匹配、并且您不需要并联 LDO 以实现更高的性能、则可以跳过本节。

    出于多种原因、并行 LDO 的普及程度实际上有所增加、因此我们最近开发了新的配套资料、以帮助您进行设计。  使用 PARALLEL-LDO-CALC MS Excel 工具、您可以快速输入您的系统要求该工具将立即输出所需的并联 LDO 数量以及所需的最小镇流电阻。  该工具在其解决方案中使用最坏情况分析。  该工具中没有 VBA、因此大多数工程师应该能够下载它。

    PARALLEL-LDO-CALC

    如果您想了解更多有关并联 LDO 理论的信息、此处提供了2份技术白皮书。

    使用镇流电阻器的并联 LDO 架构设计
    针对使用镇流电阻器的并联 LDO 的综合分析和通用等式

    谢谢。

    斯蒂芬

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    感谢您的答复、我希望对我的设计进行回顾、我应该在此处发布还是应该打开新主题？

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    两种方法都可行。  如果您在此处发布、我将收到电子邮件通知。  如果您为 LDO 打开一个新的主题、那也没问题-我会观察。

    如果您能提供您对噪声和 PSRR 的特定要求、我可以确认它们是否符合要求。

    谢谢。

    斯蒂芬

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    TI__Guru**** 1769905 points
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    感谢您的响应、我希望以电子方式尽可能降低噪声、以便在现有设计中实现更好的 SNR

    正如我在问题描述中所说的、当前我先后使用了 LT 直流/直流滤波器、CLC 滤波器、然后是 LDO>、再接一个 CLC 滤波器、对于这种情况、即使没有施加信号、我也会看到运算放大器的输出端有100mV 的噪声。 示波器截图发布在主要问题中。

    我希望尽可能降低运算放大器输出端的开关噪声振幅。

    由于这种噪声、我需要将基准保持在至少500mV、以对来自光电二极管的信号进行安全的模数转换

    如果进一步降低运算放大器输出的噪声、则有助于提高 SNR。

    此外、我对使用光电二极管信号的开关频率在1MHz 到100Mhz 范围内感到困惑

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    TI__Guru**** 1769905 points
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    Shyam、您好！

    好的、我可以提供帮助。  我们应该能为您提供尽可能低的噪声解决方案、对此不用担心。

    这里所说的开关频率是指 LT DCDC 开关转换器的开关频率。  LT 直流/直流转换器的开关频率和纹波电压是多少？  要知道这是什么、您需要查看 LT DCDC 分析并告诉我。  例如、假设 LT 直流/直流在100kHz 时为1mVpk 纹波。  进一步假设您希望 LDO 之后100kHz 的纹波为1uVpk。 这意味着 LDO 在100kHz 时需要20*log (1000)= 60dB 的 PSRR 才能满足该要求(我们可以轻松地表明 TPS7A94通过 PSRR 曲线满足该要求、但这只是一个示例)。

    如果您不熟悉直流/直流转换器、我们推荐直流/直流转换器可能会更容易、但这意味着您需要移除 LT 直流/直流转换器并插入 TI 直流/直流转换器。  如果大家对此持开放态度、请告诉我、我们可以回首直流/直流团队。  在任一种情况下、我都仍然会充分利用 LDO 后置稳压功能来帮助您尽可能降低噪声。

    另外、了解光电二极管信号的范围是1 MHz 到100 MHz 也很有用。  您是希望 LDO 负载为稳定状态(如负载电流表中所示)、还是认为会出现负载电流瞬变？  如果负载是稳态的、那么我们可以添加一个串联铁氧体磁珠和并联电容器、以降低噪声并进一步提高 PSRR。  

    输出端使用 LC 滤波器的 TPS7A94噪声

    谢谢。

    斯蒂芬