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直流电源完整性总结

文章来源:稳压电源公司,时间:2017-09-06 14:27    点击量:

    1、直流电源系统噪声余量分析绝大多数芯片都会给出一个正常工作的直流电源电压范围,这个值通常是±5%.老式的稳压芯片的输出直流电源电压精度通常是±2.5%,因此直流电源噪声的峰值幅度不应超过±2.5%.精度是有条件的,包括负载情况,工作温度等限制,因此要有余量.

直流电源完整性总结
    直流电源噪声余量计算比如芯片正常工作直流电源电压范围为3.13V到3.47V之间,稳压芯片标称输出3.3V.安装到直流电源电路板上后,稳压芯片输出3.36V.那么容许直流电源电压变化范围为3.47-3.36=0.11V=110mV.稳压芯片输出精度±1%,即±3.363*1%=±33.6mV.直流电源噪声余量为110-33.6=76.4mV.

    2、直流电源噪声是如何产生第一,稳压直流电源芯片本身的输出并不是恒定的,会有一定的波纹.

    第二,稳压直流电源无法实时响应负载对于直流电源电流需求的快速变化.稳压直流电源芯片通过感知其输出直流电源电压的变化,调整其输出直流电源电流,从而把输出直流电源电压调整回额定输出值.

    第三,负载瞬态直流电源电流在直流电源路径阻抗和地路径阻抗上产生的压降,引脚及焊盘本身也会有寄生电感存在,瞬态直流电源电流流经此路径必然产生压降,因此负载芯片直流电源引脚处的直流电源电压会随着瞬态直流电源电流的变化而波动,这就是阻抗产生的直流电源噪声.

    3、电容退耦采用电容退耦是解决直流电源噪声问题的主要方法.这种方法对提高瞬态直流电源电流的响应速度,降低直流电源分配系统的阻抗都非常有效.

    从储能的角度来说明电容退耦原理直流电源完整性总结当负载直流电源电流不变时,其直流电源电流由稳压直流电源部分提供,即图中的I0,方向如图所示.此时电容两端直流电源电压与负载两端直流电源电压一致,直流电源电流Ic为0,电容两端存储相当数量的电荷,其电荷数量和电容量有关.

    当负载瞬态直流电源电流发生变化时,由于负载芯片内部晶体管电平转换速度极快,必须在极短的时间内为负载芯片提供足够的直流电源电流.但是稳压直流电源无法很快响应负载直流电源电流的变化,因此,直流电源电流I0不会马上满足负载瞬态直流电源电流要求,因此负载芯片直流电源电压会降低.但是由于电容直流电源电压与负载直流电源电压相同,因此电容两端存在直流电源电压变化.

    对于电容来说直流电源电压变化必然产生直流电源电流,此时电容对负载放电,直流电源电流Ic不再为0,为负载芯片提供直流电源电流.只要电容量C足够大,只需很小的直流电源电压变化,电容就可以提供足够大的直流电源电流,满足负载态直流电源电流的要求.

    相当于电容预先存储了一部分电能,在负载需要的时候释放出来,即电容是储能元件.储能电容的存在使负载消耗的能量得到快速补充,因此保证了负载两端直流电源电压不至于有太大变化,此时电容担负的是局部直流电源的角色.

    直流电源完整性总结我们可以用一个等效直流电源模型表示上面这个复合的直流电源系统从AB两点向左看过去,稳压直流电源以及电容退耦系统一起,可以看成一个复合的直流电源系统.这个直流电源系统的特点是:不论AB两点间负载瞬态直流电源电流如何变化,都能保证AB两点间的直流电源电压保持稳定,即AB两点间直流电源电压变化很小.

    我们的最终设计目标是,不论AB两点间负载瞬态直流电源电流如何变化,都要保持AB两点间直流电源电压变化范围很小,根据公式2,这个要求等效于直流电源系统的阻抗Z要足够低.

    因此从等效的角度出发,可以说去耦电容降低了直流电源系统的阻抗.电容对于交流信号呈现低阻抗特性,因此加入电容,实际上也确实降低了直流电源系统的交流阻抗.

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