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技術詳解:DC-DC轉(zhuǎn)換器與ADC電源接口的關系

發(fā)布時間:2015-02-28 責任編輯:echolady

【導讀】很多的設計或者研究都是討論不同類型的ADC電源輸入或者驅(qū)動方法。顯而易見的是,大家偏重的LDO并不是最佳的方案。介于系統(tǒng)限制因素以及性能要求,采用其他拓撲更加有效。本文就來探討DC-DC轉(zhuǎn)換器與ADC電源接口的關系。

技術詳解:DC-DC轉(zhuǎn)換器與ADC電源接口的關系
圖1. 至ADC電源輸入 采用DC-DC轉(zhuǎn)換器和LDO驅(qū)動ADC電源輸入
 
使用DC-DC轉(zhuǎn)換器時,重要的是需確保輸出LC濾波器經(jīng)適當設計,滿足設計的電流要求以及DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關頻率要求。 此外同樣重要的是,應保持電流開關路徑上具有極短的電流返回環(huán)路,且環(huán)路緊密圍繞DC-DC轉(zhuǎn)換器。 這部分內(nèi)容我們將僅作概要討論,并討論ADC數(shù)字化數(shù)據(jù)的FFT期間出現(xiàn)的影響。

首先,我們來看看功耗,就像之前的文章中中我們所做的那樣。 本例中,我們假定輸入采用5.0 V供電軌,并使用ADP2114 DC-DC轉(zhuǎn)換器和ADP1741 LDO。 可以下載該器件的ADIsimPower工具,來計算ADP2114的功耗。 該工具將幫助我們計算ADP2114的功耗,并生成原理圖與設計。 對于本例,我們將只討論此工具計算的功耗。

讓我們再次考慮AD9250;該器件所要求的總電流為395 mA,輸入電源電壓為5.5 V,輸出電壓為2.5 V,并在工具中選擇“功效最高”設計(見下文圖2)。

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圖2. ADP2114/ADP2116 ADIsimPower Designer工具

功耗為37 mW。 這比之前我們所看的那個示例的功效要高多了! 這就是DC-DC轉(zhuǎn)換器引人入勝的原因之一。 結(jié)束本示例之際,讓我們來計算ADP1741的功耗;現(xiàn)在我們可以從ADP2114獲得2.5 V電源電壓。
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這種情況下,ADP1741功耗為(2.5 V – 1.8 V) x 395mA = 276.5 mW。 這意味著最大結(jié)溫Tj將等于TA + Pd x θ ja = 85℃ + 276.5 mW x 42℃/W = 96.61℃;該數(shù)值大幅低于ADP1741的最大結(jié)溫額定值150℃。 相比前一個示例,本示例的工作條件要好得多。 那么結(jié)論是什么呢? 使用DC-DC轉(zhuǎn)換器時,必須考慮某些因素。 由于DC-DC轉(zhuǎn)換器是一個開關器件,因此需要考慮到開關瞬態(tài)會表現(xiàn)為ADC輸出頻譜中的雜散(如圖3所示)。

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圖3. 帶開關雜散的數(shù)字化ADC數(shù)據(jù)FFT

這些開關雜散的開關位置取決于DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關頻率以及ADC的輸入頻率。 開關雜散會與輸入信號相混合,而雜散會在fIN – fSW和fIN + fSW處產(chǎn)生。 好消息是,若設計得當,可最大程度減小這些雜散的幅度;在很多情況下,雜散幅度可以減小至低于ADC頻譜中的諧波或其它雜散,因而可忽略。 ADIsimPower工具提供了原理圖以及布局布線建議,從而用戶可獲得最優(yōu)設計,最大程度降低DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關動作影響(參見圖4和圖5)。

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圖4. ADP2114建議原理圖
技術詳解:DC-DC轉(zhuǎn)換器與ADC電源接口的關系
圖5. ADP2114建議布局布線
 

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