无噪声电源适配器设计

无噪声电源并非是偶然设计出来的。 一种好的电源布局是在设计时最大程度 的缩短实验时间。花费数分钟甚至是数小 时的时间来仔细查看电源布局，便可以省 去数天的故障排查时间。图 1 显示的是电源内部一些主要噪声敏感型电路的结 构图。将输出电压与一个参考电压进行比 较以生成一个误差信号，然后再将该信号 与一个斜坡相比较，以生成一个用于驱动电源内部一些主要噪声敏感型电路的结 构图。将输出电压与一个参考电压进行比 较以生成一个误差信号，然后再将该信号 与一个斜坡相比较，以生成一个用于驱动其他反馈组件紧跟其后。并且，串联电阻 -电容也可能形成补偿网络。最理想的结果 是，将电阻靠近误差放大器输入端放臵， 这样，如果高频信号注入该电阻-电容节点 时，那么该高频信号就不得不承受较高的 电阻阻抗—而电容对高频信号的阻抗则 很小。 斜坡是另一个潜在的会带来噪声问 题的地方。斜坡通常由电容器充电(电压模 式)生成，或由来自于电源开关电流的采样 (电流模式)生成。通常，电压模式斜坡并 不是一个问题，因为电容对高频注入信号 的阻抗很小。而电流斜坡却较为棘手，因 为存在了上升边沿峰值、相对较小的斜坡 振幅以及功率级寄生效应。

图 1 低电平控制电路的诸多噪声形成机会 

图 2 两种常见的电流模式噪声问题

图 2 显示了电流斜坡存在的一些问 题。第一幅图显示了上升边沿峰值和随后 产生的电流斜坡。比较器(根据其不同速度) 具 有 两 个 电 压 结 点 (potential trip points)，结果是无序控制运行，听起来更 像是煎熏肉的声音。

利用控制 IC 中的上升边沿消隐可 以很好地解决这一问题，其忽略了电流波 形的最初部分。波形的高频滤波也有助于 解决该问题。同样也要将电容器尽可能近 地靠近控制 IC 放臵。正如这两种波形表 现出来的那样，另一种常见的问题是次谐 波振荡。这种宽－窄驱动波形表现为非充 分斜率补偿。向当前斜坡增加更多的电压 斜坡便可以解决该问题。尽管您已经相当 仔细地设计了电源布局，但是您的原型电 源还是存在噪声。这该怎么办呢？首先， 您要确定消除不稳定因素的环路响应不 存在问题。有趣的是，噪声问题可能会看 起来像是电源交叉频率上的不稳定。但真 正的情况是该环路正以其最快响应速度 纠出注入误差。同样，最佳方法是识别出噪声正被注入下列三个地方之一：误差放 大器、参考电压或斜坡。您只需分步解决 便可！第一步是检查节点，看斜坡中是否 存在明显的非线性，或者误差放大器输出 中是否存在高频率变化。如果检查后没有 发现任何问题，那么就将误差放大器从电 路中取出，并用一个清洁的电压源加以代 替。这样您应该就能够改变该电压源的输 出，以平稳地改变电源输出。如果这样做 奏效的话，那么您就已经将问题范围缩小 至参考电压和误差放大器了。

有时，控制 IC 中的参考电压易受开 关波形的影响。利用添加更多(或适当)的 旁路可能会使这种状况得到改善。另外， 使用栅极驱动电阻来减缓开关波形也可 能会有助于解决这一问题。如果问题出在 误差放大器上，那么降低补偿组件阻抗会 有所帮助，因为这样降低了注入信号的振 幅。如果所有这些方法都不奏效，那么就 从印刷电路板将误差放大器节点去除。对 补偿组件进行架空布线 (air wiring) 可 以帮助我们识别出哪里有问题。