無噪聲電源適配器設計

無噪聲電源并非是偶然設計出來的。 一種好的電源布局是在設計時較大程度 的縮短實驗時間。花費數分鐘甚至是數小 時的時間來仔細查看電源布局，便可以省 去數天的故障排查時間。圖 1 顯示的是電源內部一些主要噪聲敏感型電路的結 構圖。將輸出電壓與一個參考電壓進行比 較以生成一個誤差信號，然后再將該信號 與一個斜坡相比較，以生成一個用于驅動電源內部一些主要噪聲敏感型電路的結 構圖。將輸出電壓與一個參考電壓進行比 較以生成一個誤差信號，然后再將該信號 與一個斜坡相比較，以生成一個用于驅動其他反饋組件緊跟其后。并且，串聯電阻 -電容也可能形成補償網絡。較理想的結果 是，將電阻靠近誤差放大器輸入端放臵， 這樣，如果高頻信號注入該電阻-電容節點 時，那么該高頻信號就不得不承受較高的 電阻阻抗—而電容對高頻信號的阻抗則 很小。 斜坡是另一個潛在的會帶來噪聲問 題的地方。斜坡通常由電容器充電(電壓模 式)生成，或由來自于電源開關電流的采樣 (電流模式)生成。通常，電壓模式斜坡并 不是一個問題，因為電容對高頻注入信號 的阻抗很小。而電流斜坡卻較為棘手，因 為存在了上升邊沿峰值、相對較小的斜坡 振幅以及功率級寄生效應。

圖 1 低電平控制電路的諸多噪聲形成機會 

圖 2 兩種常見的電流模式噪聲問題

圖 2 顯示了電流斜坡存在的一些問 題。第一幅圖顯示了上升邊沿峰值和隨后 產生的電流斜坡。比較器(根據其不同速度) 具 有 兩 個 電 壓 結 點 (potential trip points)，結果是無序控制運行，聽起來更 像是煎熏肉的聲音。

利用控制 IC 中的上升邊沿消隱可 以很好地解決這一問題，其忽略了電流波 形的較初部分。波形的高頻濾波也有助于 解決該問題。同樣也要將電容器盡可能近 地靠近控制 IC 放臵。正如這兩種波形表 現出來的那樣，另一種常見的問題是次諧 波振蕩。這種寬－窄驅動波形表現為非充 分斜率補償。向當前斜坡增加更多的電壓 斜坡便可以解決該問題。盡管您已經相當 仔細地設計了電源布局，但是您的原型電 源還是存在噪聲。這該怎么辦呢？首先， 您要確定消除不穩定因素的環路響應不 存在問題。有趣的是，噪聲問題可能會看 起來像是電源交叉頻率上的不穩定。但真 正的情況是該環路正以其較快響應速度 糾出注入誤差。同樣，較佳方法是識別出噪聲正被注入下列三個地方之一：誤差放 大器、參考電壓或斜坡。您只需分步解決 便可！第一步是檢查節點，看斜坡中是否 存在明顯的非線性，或者誤差放大器輸出 中是否存在高頻率變化。如果檢查后沒有 發現任何問題，那么就將誤差放大器從電 路中取出，并用一個清潔的電壓源加以代 替。這樣您應該就能夠改變該電壓源的輸 出，以平穩地改變電源輸出。如果這樣做 奏效的話，那么您就已經將問題范圍縮小 至參考電壓和誤差放大器了。

有時，控制 IC 中的參考電壓易受開 關波形的影響。利用添加更多(或適當)的 旁路可能會使這種狀況得到改善。另外， 使用柵極驅動電阻來減緩開關波形也可 能會有助于解決這一問題。如果問題出在 誤差放大器上，那么降低補償組件阻抗會 有所幫助，因為這樣降低了注入信號的振 幅。如果所有這些方法都不奏效，那么就 從印刷電路板將誤差放大器節點去除。對 補償組件進行架空布線 (air wiring) 可 以幫助我們識別出哪里有問題。