【導(dǎo)讀】業(yè)界出現(xiàn)了一種新的產(chǎn)品類型，即數(shù)字低壓差(LDO)線性穩(wěn)壓器。此類解決方案尺寸非常小，能夠提供線性電源的遙測功能和可調(diào)性，常用于射頻和儀器儀表領(lǐng)域的超低噪聲應(yīng)用。
引言
線性穩(wěn)壓器是一種簡單的電壓轉(zhuǎn)換器，可將較高的輸入電壓轉(zhuǎn)換為較低的輸出電壓。其行為特性就像一個動態(tài)電阻器，總是能夠準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)至所需數(shù)值，確保在特定的電流下使設(shè)定的輸出電壓保持恒定。
由于市面上的開關(guān)模式電源轉(zhuǎn)換器種類多樣、易于使用，而且在大多數(shù)應(yīng)用中具有更高的效率，因此線性穩(wěn)壓器的使用越來越少。然而，在一種特定用例中，也就是需要對開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生的電壓進(jìn)行濾波時，線性穩(wěn)壓器仍然非常重要。圖1給出了一個示例。開關(guān)模式電源(SMPS)產(chǎn)生的輸出電壓會伴有與技術(shù)相關(guān)的電壓紋波。線性穩(wěn)壓器通常具有良好的電源電壓抑制比(PSRR)。電源抑制比(PSRR)反映了器件在不同頻率下對干擾的抑制能力有多強(qiáng)。
圖1.一種典型的線性穩(wěn)壓器應(yīng)用場景，用于對開關(guān)穩(wěn)壓器電壓進(jìn)行濾波。
針對圖1所示的線性穩(wěn)壓器的應(yīng)用場景，開發(fā)了一種特殊類型的線性穩(wěn)壓器，稱為超低噪聲線性穩(wěn)壓器。除了具有高PSRR值之外，超低噪聲線性穩(wěn)壓器產(chǎn)生的噪聲非常低，尤其是在1 Hz至100 kHz之間的低頻帶中。
此類低噪聲電源的典型用例包括：高帶寬和低帶寬精密電路，例如鎖相環(huán)(PLL)、壓控振蕩器(VCO)、混頻器、低噪聲放大器(LNA)和功率放大器(PA)；高精度儀器應(yīng)用。
對于其中一些實(shí)現(xiàn)方案，具備檢測電源狀態(tài)的能力會很有幫助。系統(tǒng)可以使用線性穩(wěn)壓器的輸入電壓、輸出電壓、負(fù)載電流和溫度等信息來確認(rèn)電路是否正常運(yùn)行。對于此類應(yīng)用場景，有一種新的解決方案，即數(shù)字LDO。
數(shù)字LDO的設(shè)計(jì)類似于傳統(tǒng)的超低噪聲LDO，但配備了數(shù)字接口PMBus?。圖2顯示了一個與圖1類似的系統(tǒng)，但配備了數(shù)字LDO LT3074。
圖2.適用于超低噪聲應(yīng)用的數(shù)字線性穩(wěn)壓器。
數(shù)字LDO屬于新的產(chǎn)品類別。過去，數(shù)字接口器件（例如LTC2972）可以與超低噪聲線性穩(wěn)壓器（例如LT3041）結(jié)合使用，但需要為此增加占用空間，造成電路設(shè)計(jì)更加復(fù)雜。利用新型數(shù)字LDO（例如LT3074），所有功能都可以整合到同一個IC中，也就是線性穩(wěn)壓器，它具有數(shù)字接口，可設(shè)置LDO的參數(shù)，例如限流值、輸出電壓和遙測，以獲取有關(guān)運(yùn)行狀態(tài)的信息。
例如，在系統(tǒng)中，微控制器與LDO通信，如圖2所示。LTpowerPlay?一款可用于評估的免費(fèi)軟件，可從analog.com下載。它提供了圖形用戶界面，通過USB至PMBus接口，與數(shù)字LDO通信。
圖3.LTpowerPlay軟件與LT3074數(shù)字LDO進(jìn)行通信。
至此，人們不禁要問，為何這項(xiàng)技術(shù)（也就是將數(shù)字連接融入超低噪聲LDO）在過去未能實(shí)現(xiàn)？原因是在將數(shù)字時鐘電路部件與LDO的超低噪聲技術(shù)結(jié)合時，很難避免集成電路的數(shù)字部分對模擬部分產(chǎn)生干擾。而LT3074的有效值噪聲為1.2 μV rms（10 Hz至100 kHz），使這種結(jié)合成為了可能。
結(jié)論
線性穩(wěn)壓器領(lǐng)域的新進(jìn)展促成了首款數(shù)字LDO的誕生。數(shù)字LDO將有助于在射頻領(lǐng)域、儀器儀表和醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域研發(fā)出更先進(jìn)的系統(tǒng)。憑借數(shù)字LDO集成的遙測特性、可調(diào)節(jié)性和高集成度，系統(tǒng)將變得更加穩(wěn)健，功能更為豐富，尺寸更加緊湊。
關(guān)于作者
Frederik Dostal是一名擁有20多年行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的電源管理專家。他曾就讀于德國埃爾蘭根大學(xué)微電子學(xué)專業(yè)并于2001年加入National Semiconductor公司，擔(dān)任現(xiàn)場應(yīng)用工程師，幫助客戶在項(xiàng)目中實(shí)施電源管理解決方案，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。在此期間，他還在美國亞利桑那州鳳凰城工作了4年，擔(dān)任應(yīng)用工程師，負(fù)責(zé)開關(guān)模式電源產(chǎn)品。他于2009年加入ADI公司，先后擔(dān)任多個產(chǎn)品線和歐洲技術(shù)支持職位，具備廣泛的設(shè)計(jì)和應(yīng)用知識，目前擔(dān)任電 源管理專家。Frederik在ADI的德國慕尼黑分公司工作。
