MAX1864輔助穩壓器的降噪
MAX1864為低成本、多輸出轉換器，由開關降壓電路和兩個正線性穩壓器組成。雖然該IC的基本應用電路提供低成本、多輸出電源，但需要更低噪聲的應用可以從本應用筆記中受益。本應用筆記詳細介紹了MAX1864輔助線性穩壓器的降噪設計和實現。
圖1.基本的MAX1864輔助線性穩壓器。
圖1所示為MAX1864提供的兩個基本線性穩壓器電路之一。在本電路中，誤差放大器后接漏極開路MOSFET驅動外部PNP晶體管Q1。它與其他外部元件一起構成一個線性穩壓器，在最大 2V 電壓下提供高達 30A 的輸出電流。由于主降壓電路可能有200kHz的開關活動，因此高增益線性穩壓器電路可以放大公共接地層上的開關噪聲。這些噪聲尖峰被放大并發送到輸出晶體管，在那里它們被進一步放大。當這些噪聲尖峰通過Q1的基極傳導時，這會將電荷傳輸到輸出電容。在空載時，這可能導致輸出上升到輸出電壓設定點以上。在輸出電容上也可以看到開關噪聲;較大的輸出電容可以降低噪聲，但由于成本和電路板空間較大，增加電容可能是不可接受的。
圖2.增加R7和C12可降低開關噪聲。
圖1顯示了Q3基極上的電容C1，這降低了誤差放大器放大的噪聲。由于基極阻抗低，滾降頻率相當高。在這種情況下，發射極電流為0.150A時，發射極電阻為：
當Re為0.167Ω且最小Beta為15時，基極反射的最差情況阻抗為2.5Ω（Beta * Re）。當C3在2.2nF時，該濾波器開始在29MHz時滾降。這不是應用濾波器的有效位置，因為此時阻抗太低。圖2中的電路通過放置一個1.2k電阻與Q1的基極串聯以提高阻抗來解決這個問題。然后，隨著C12的加入，可以形成更具成本效益的過濾器?，F在，由于C12看到的阻抗為1.2k，因此C22的滾降（Frol）為12nF為：
顯然，與圖6所示電路相比，200kHz滾降可更好地濾除1kHz開關噪聲。必須選擇R7，使其不限制Q1基極驅動電流。該電路的R7為1.2k，可為Q12提供最大6.1mA的基極驅動電流。功耗也可能是R7中的一個問題。在這種情況下，R7的最大功率為200mW （1.2k * 12.6mA2）。這假設R15兩端最大可以有1.15V （8.0V - 7.7V）。當Q1的最小Beta值為15時，電路可提供最小190mA的輸出電流。在需要較低輸出電壓且輸入電壓較低的應用中，必須減小R7，以允許指定輸出電流所需的最小基極驅動。這可能需要更大的C12電容來實現與圖2相同的濾波。
為了確定C12和R7滾降的頻率，需要知道輸出電容C1的最差等效串聯電阻（ESR）。然后設置R7/C12的滾降，以消除輸出電容ESR產生的零點。例如，如果C1的最低ESR為0.6Ω，則在以下位置引入零：
然后，通過將Frol設置為Fzer等于Fzer，如果R7被選擇為1.2k，則可以發現C12為22nF。換句話說：
需要注意的是，圖1中的電路還有一個極點，用于消除輸出電容中的ESR零點。該極點由R2、R3和電容C2并聯組合而成。不幸的是，這對過濾芯片內部產生的開關噪聲幾乎沒有作用。圖12中的C2具有雙重作用，既可以消除ESR零點，又可以濾除芯片輸出端內部產生的噪聲。
圖3.圖1所示電路的噪聲拾取。
圖3顯示了開關降壓器運行時產生的200kHz噪聲，并使用圖1中的電路。該輸出噪聲很大程度上取決于切換臺上的負載。從圖3可以看出，當降壓電路產生噪聲時，C1上的線性輸出被驅動到56mV峰值，然后50mA的負載電流對輸出放電。圖4顯示，在高增益線性穩壓器電路之后放置一個濾波器可顯著降低輸出噪聲至7.3mV峰峰值。另一個好處是，通過Q1注入的電荷更少，因此全負載到空載調節也大大提高。
圖4.在與圖3相同的條件下，圖2電路的輸出噪聲比圖1中的電路低得多。
MAX1864為多功能集成電路，可提供高性價比的多路輸出轉換器。使用MAX1864的實際應用電路如圖5所示。在該雙輸出電路中，降壓穩壓器在 3A 時產生 3.7V 輸出，而輔助穩壓器在 5.0A 時產生 15V 輸出。即使Q7上的2V壓降會產生損耗，圖5所示電路的總效率也為89%。
圖5.MAX1864雙路輸出電路采用降噪功能。
表 1.圖5所示電路數據
| Vin | Iin | Vout | Iout | V2 | I2 | 效率 （%） |
| 12.012 | 0.047 | 3.3220 | 0 | 5.0846 | 0 | — |
| 9.989 | 2.670 | 3.3262 | 7.007 | 5.0722 | 0.1505 | 0.902 |
| 12.008 | 2.259 | 3.3272 | 7.007 | 5.0743 | 0.1505 | 0.887 |
| 14.004 | 1.969 | 3.3276 | 7.007 | 5.0777 | 0.1505 | 0.873 |
表1顯示了該電路的表格數據。（表 2是零件清單）需要注意的是，MAX1864電路在引腳7和8上增加了一個正向輔助穩壓器。除MAX1865的特性外，MAX1864還具有額外的正負增益模塊，能夠產生五路輸出電源。MAX1964和MAX1965增加了上電排序和跟蹤功能。MAX8513和MAX8514也可以受益于本文介紹的降噪技術。MAX1865、MAX1965和MAX8514均具有負輸出穩壓器，雖然這里不介紹，但PNP晶體管可以用等效的NPN晶體管代替，以實現相同的降噪技術。這些輸出噪聲更低的多輸出電源對工程師來說具有更大的價值。
表 2.10V 至 14V 輸入 3.3V/7A，5V/0.15A 輸出
| 指定 | 數量 | 描述 |
| C1 | 1 | 3.3nF陶瓷電容器 （0805） |
| C2 | 1 | 33pF陶瓷電容器 （0805） |
| C3 | 1 | 2.2nF陶瓷電容器 （0805） |
| C4 | 1 |
1μF 10V X7R 陶瓷電容器 （0805） 太陽裕電 LMK212BJ105MG |
| C5 | 1 | 0.1μF 陶瓷電容器 （0805） |
| C6 | 2 |
47μF 25V 有機半導體電容 三洋 25SC47M |
| C7 | 1 |
4.7μF 25V X5R 陶瓷電容器 （1210） 太陽裕電 TMK325BJ475MN |
| C8 | 2 |
820μF 6V 鋁電解帽 三洋 6MV820EXR |
| C9 | 1 |
10μF 10V X5R 陶瓷電容器 （1210） 太陽裕電 LMK325BJ106MN |
| C10 | 1 | 47nF 陶瓷電容器 （0805） |
| C11 | 1 |
47μF 10V 鋁電解帽 三洋 10MV47HC |
| D1 | 1 |
100mA 30V 肖特基二極管 （SOT-23） 中央半導體 CMPSH-3 |
| D2 | 1 | 3A 30V 肖特基二極管 日本 EC31QS03L |
| L1 | 1 |
3.3μH 15A 功率電感器 線藝 DO5022P-332HC |
| N1， N2 | 1 |
12mΩ N 溝道場效應管 （SO-8） 國際整流器 IRF7811 |
| Q2 | 1 |
1A 40V PNP 晶體管 （D-PAK） Fairchild KSH30 |
| R1 | 1 | 120kΩ 5% 電阻 （0805） |
| R2 | 1 | 100kΩ 5% 電阻 （0805） |
| R3， R4 | 2 | 3.3Ω 5% 電阻 （0805） |
| R5 | 1 | 220Ω 0.25W 5% 電阻 （1210） |
| R6 | 1 | 220Ω 5% 電阻 （0805） |
| R7 | 1 | 30.9kΩ 1% 電阻 （0805） |
| R8 | 1 | 10.0kΩ 1% 電阻 （0805） |
| U1 | 1 | 最大1864TEEE （16-QSOP） |
審核編輯：Gt
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