?。↙DO）調(diào)節(jié)器是對(duì)噪聲敏感設(shè)備的可靠工具。除了提供直接電源導(dǎo)軌外，LDO監(jiān)管機(jī)構(gòu)還將其他功率來源進(jìn)行了驗(yàn)證。切換轉(zhuǎn)換器發(fā)出的噪聲滲透到許多設(shè)計(jì)中，并且通常需要下游的LDO調(diào)節(jié)器來消除它。 LDO調(diào)節(jié)器的功率耗散雖然有效，可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)的效率產(chǎn)生負(fù)面影響。的電壓輸入到輸出控制（VIOC）PIN可降低功率耗散，并通過單個(gè)連接提高效率。 VIOC引入了對(duì)開關(guān)轉(zhuǎn)換器的自動(dòng)控制，以提供系統(tǒng)的效率。
　　人們依靠日常生活許多領(lǐng)域的電子設(shè)備。這些設(shè)備提供的醫(yī)療診斷，終產(chǎn)品的質(zhì)量控制，對(duì)水和空氣中化學(xué)濃度的準(zhǔn)確測(cè)量等等。測(cè)試設(shè)備和儀器中內(nèi)置的硬件由對(duì)噪聲敏感的設(shè)備組成，并且需要在設(shè)計(jì)和測(cè)試中進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)劃，以減少噪聲。降低系統(tǒng)噪聲的關(guān)鍵區(qū)域是電源軌道。供應(yīng)導(dǎo)軌必須具有傳遞噪音和漣漪的電壓，以在噪聲敏感的應(yīng)用中提供性能。相反，向信號(hào)鏈提供嘈雜的電源導(dǎo)軌會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能差。 LDO調(diào)節(jié)器是一種提供低噪聲功率的設(shè)備。

　　LDO調(diào)節(jié)器可靠地向下往下，并通過簡(jiǎn)單的電阻分隔器設(shè)置或單個(gè)電阻器設(shè)置來調(diào)節(jié)直流電壓。 LDO調(diào)節(jié)器具有干凈的低噪聲輸出，但與另一個(gè)電壓調(diào)節(jié)設(shè)備，即開關(guān)模式電源（SMP）相比，效率較低的缺點(diǎn)?，F(xiàn)代SMP設(shè)備的效率超過90％。但是，由于電流在其電感器上的快速切換而產(chǎn)生類似于三角形波形的電流，因此切換轉(zhuǎn)換器會(huì)產(chǎn)生嘈雜的輸出。電感器的電壓與電流的差分電流成正比。當(dāng)前波形的一個(gè)示例如圖1所示。

　　圖1。 降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電流。圖像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供開關(guān)轉(zhuǎn)換器還以其開關(guān)頻率和更高的諧波產(chǎn)生電壓刺激。這可以在任何開關(guān)轉(zhuǎn)換器的光譜噪聲含量中顯示。電壓噪聲的圖像如圖2所示。

　　圖2。 開關(guān)轉(zhuǎn)換器的電壓噪聲。圖像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供過濾開關(guān)轉(zhuǎn)換器的輸出可減少噪聲。但是，需要大量電容器引入寄生效應(yīng)，例如等效串聯(lián)電阻（ESR）。 ESR增加了電源的功率耗散，并可能導(dǎo)致效率降低。除了切換噪聲波紋外，切換轉(zhuǎn)換器還容易受到寬帶噪聲，高頻尖峰和振鈴的影響。
　　將開關(guān)轉(zhuǎn)換器與后二級(jí)LDO調(diào)節(jié)器相結(jié)合可緩解噪聲。開關(guān)轉(zhuǎn)換器下游的LDO調(diào)節(jié)器將開關(guān)轉(zhuǎn)換器的效率與LDO調(diào)節(jié)器的固有電源排斥比（PSRR）結(jié)合在一起，以清潔嘈雜的輸出。但是，根據(jù)LDO調(diào)節(jié)器的電壓下降，這種實(shí)現(xiàn)仍然遭受效率低下。

　　模擬設(shè)備的獨(dú)特VIOC技術(shù)通過降低下游LDO調(diào)節(jié)器的電壓下降來解決低噪聲和效率的競(jìng)爭(zhēng)要求。 VIOC是一個(gè)主動(dòng)控制系統(tǒng)，可提供LDO調(diào)節(jié)器的反饋，以調(diào)節(jié)開關(guān)轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。具有VIOC的LDO調(diào)節(jié)器會(huì)自動(dòng)優(yōu)化開關(guān)轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。本文將討論VIOC功能的技術(shù)細(xì)節(jié)，提供提高效率的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，并考慮可將VIOC用于可變下游功率導(dǎo)軌的其他方式。

　　圖3。 在后期的LDO調(diào)節(jié)器的框圖。圖像由Bodo的Power Systems 提供在圖3中，開關(guān)轉(zhuǎn)換器向下沿輸入電壓往下走，以為LDO調(diào)節(jié)器提供功率。如圖4所示，該輸出通常包含漣漪。

　　圖4。 開關(guān)轉(zhuǎn)換器輸出電壓。圖像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供LDO調(diào)節(jié)器向下逐步下降，并調(diào)節(jié)開關(guān)轉(zhuǎn)換器的輸出電壓到其編程的輸出電壓，從而產(chǎn)生一個(gè)干凈的電壓信號(hào)，這是信號(hào)鏈的理想選擇。確定LDO調(diào)節(jié)器如何減少噪聲的測(cè)量值是PSRR?？梢允褂肞SRR = | 20 log（?vinput）/（?VOUTPUT）|;該測(cè)量是在通常在10 Hz至1 MHz范圍內(nèi)的廣泛頻譜上進(jìn)行的。具有高PSRR的LDO調(diào)節(jié)器，例如1 MHz的80 dB，為切換噪聲提供了的衰減，使其成為清潔扭曲輸出電壓的理想設(shè)備。 LDO調(diào)節(jié)器的輸出導(dǎo)軌的示例如圖5所示。

　　圖5。LDO 調(diào)節(jié)器輸出電壓。圖像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供盡管經(jīng)過調(diào)節(jié)后的LDO調(diào)節(jié)器有效地清潔了嘈雜的功率導(dǎo)軌，但解決方案效率低下。在圖3中的系統(tǒng)中，開關(guān)轉(zhuǎn)換器的效率為90％，而LDO調(diào)節(jié)器的效率為66％，總體效率約為59％。
　　對(duì)于沒有VIOC的調(diào)節(jié)后的LDO調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)后期LDO調(diào)節(jié)器的挑戰(zhàn)是設(shè)計(jì)具有效率的系統(tǒng)。圖3中的低效率表明，在LDO調(diào)節(jié)器上發(fā)生了明顯的功率耗散，這是大型輸入輸出差分電壓和負(fù)載電流的結(jié)果。等式1顯示了如何計(jì)算LDO調(diào)節(jié)器跨LDO調(diào)節(jié)器的功率耗散。
　　\ [p_ {diss} =（v_ {in（ldo）} - v_ {out（ldo）}）\ times i_ {load} \，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，（1）\，（1）\]
　　使用ADI的超低噪聲LDO調(diào)節(jié)器與VIOC進(jìn)行配對(duì)，并將其與開關(guān)轉(zhuǎn)換器配對(duì)，從而提高了系統(tǒng)效率。 VIOC引腳會(huì)影響開關(guān)轉(zhuǎn)換器，以將其輸出電壓調(diào)節(jié)至水平，從而通過降低其跨它的電壓下降來提高LDO調(diào)節(jié)器的效率。

　　VIOC操作

　　圖6證明了LDO調(diào)節(jié)器與VIOC LT3041與上游開關(guān)轉(zhuǎn)換器的連接。 VIOC與開關(guān)轉(zhuǎn)換器的反饋（FB）引腳之間的連接確保了LDO調(diào)節(jié)器上的電壓差設(shè)置為開關(guān)轉(zhuǎn)換器的調(diào)節(jié)FB PIN電壓。通過選擇低FB電壓（通常小于1 V）的開關(guān)轉(zhuǎn)換器，可以將LDO調(diào)節(jié)器上的電壓差化以提高整體效率。在一個(gè)示例中，使用LT8648S作為具有600 mV FB引腳的上游轉(zhuǎn)換器，LDO調(diào)節(jié)器將保持恒定的600 mV滴度。通過這種連接，VIOC引腳將影響開關(guān)轉(zhuǎn)換器的輸出，以產(chǎn)生滿足等式2的輸入電壓信號(hào)。

　　\ [v_ {out（switcher）} = v_ {in（ldo）} = v_ {out（ldo）}+v_ {vioc} \，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，（2）\，（2）\，（2）\，通過在LDO調(diào)節(jié)器上設(shè)置電壓差，VIOC降低了開關(guān)轉(zhuǎn)換器的輸出電壓，并使LT3041成為可靠的節(jié)能工具。

　　圖6。 典型的應(yīng)用電路。圖像由Bodo的Power Systems  提供VIOC的好處

　　圖7顯示了用于實(shí)驗(yàn)證明VIOC的影響的中斷LDO調(diào)節(jié)劑解決方案。 LT3041的評(píng)估套件位于ADI無聲切換器評(píng)估套件的下游2技術(shù)，LT8648。開關(guān)轉(zhuǎn)換器具有約600 mV的調(diào)節(jié)FB引腳值，從而確保在連接FB引腳和VIOC引腳時(shí)，LDO調(diào)節(jié)器上有?600 mV的差異。 LT8648S評(píng)估套件可產(chǎn)生5 V輸出電壓，LT3041評(píng)估套件輸出3.3V。以下部分比較了無VIOC和VIOC的該系統(tǒng)的性能。對(duì)于每個(gè)實(shí)驗(yàn)，電源的12 V DC為LT8648S提供動(dòng)力。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如表1和表2所示。

　  評(píng)估板連接。圖像由Bodo的Power Systems  提供在個(gè)實(shí)驗(yàn)中，隨著VIOC引腳未連接，開關(guān)轉(zhuǎn)換器可調(diào)節(jié)接近5 V，以供電LDO調(diào)節(jié)器。如圖3所示，表1中顯示的LDO調(diào)節(jié)器的效率為?67％，因?yàn)長DO調(diào)節(jié)器的主要函數(shù)是將開關(guān)轉(zhuǎn)換器的輸出進(jìn)行后。雖然該解決方案產(chǎn)生了干凈的電源導(dǎo)軌，但效率低下。如前所述，效率低下是由LDO調(diào)節(jié)器引起的，由于電壓差異導(dǎo)致大量功率。

　　在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中，LT8648和LT3041之間的VIOC連接導(dǎo)致開關(guān)電源調(diào)節(jié)其輸出電壓到V OUT（LDO） +V VIOC。當(dāng)VIOC引腳連接到反饋引腳時(shí)，V VIOC = V fb = 600 mV。由于LT3041的V分為3.3 V，因此LDO調(diào)節(jié)器的輸入電壓為?3.9 V.表2顯示了LDO調(diào)節(jié)器的輸入電壓。

　

　　具有VIOC的LT3041成功降低了LDO調(diào)節(jié)器的電壓差，以提高效率。 VIOC引腳沒有從切換器傳遞5 V信號(hào)，而是迫使開關(guān)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生?3.9V。通過VIOC連接，LDO調(diào)節(jié)器降低了?600 mV，而另一個(gè)實(shí)驗(yàn)的電壓差為1.7 V。與先前的實(shí)驗(yàn)相比，LDO調(diào)節(jié)劑的輸入電壓降低導(dǎo)致約84％的效率約為84％，效率提高了17％，效率提高了17％和2.7倍較低的功率耗散。即使兩個(gè)系統(tǒng)都輸出相同的功率，兩個(gè)系統(tǒng)的功率耗散差異也發(fā)生了巨大差異。對(duì)于任何給定的負(fù)載，具有VIOC的LDO調(diào)節(jié)器將勝過沒有VIOC的LDO調(diào)節(jié)器。使用VIOC，該系統(tǒng)能夠?yàn)長DO調(diào)節(jié)器提供理想的電壓。
　　VIOC和開關(guān)轉(zhuǎn)換器的反饋引腳之間的連接不能保證VIOC的節(jié)能好處。 VIOC可以降低開關(guān)轉(zhuǎn)換器的輸出電壓，但無法增加。在不等式之后，VOUT（切換器）> V OUT（LDO） + V VIOC確保VIOC可以節(jié)省電源。如果以前提到的不等式受到侵犯，則LT3041仍會(huì)調(diào)節(jié)其輸出電壓，但不會(huì)優(yōu)化切換器的輸出電壓。
　　以下實(shí)驗(yàn)是系統(tǒng)推動(dòng)其邊界以確保節(jié)能的示例。在此測(cè)試中，LDO調(diào)節(jié)器的輸出電壓已更改以產(chǎn)生名義4.32 V輸出。從表3中，V OUT（LDO） + V VIOC尚未超過開關(guān)轉(zhuǎn)換器的5 V輸出電壓，這允許VIOC優(yōu)化為節(jié)省功率。請(qǐng)注意，開關(guān)調(diào)節(jié)器正在提供滿足v在（ldo） = v out（ldO） + v vioc中的輸入電壓。此外，LDO調(diào)節(jié)器與VIOC保持約600 mV的降低。沒有VIOC，LDO調(diào)節(jié)器將通過?5 V的輸入電壓。相反，表4顯示了無VIOC的系統(tǒng)和5 V開關(guān)轉(zhuǎn)換器輸出。請(qǐng)注意，LDO調(diào)節(jié)器的輸入電壓比表3中的輸入電壓接近5V。盡管使用VIOC的LDO調(diào)節(jié)器的效率較小，但表3和4中的數(shù)據(jù)表明，即使是少量，VIOC將減少功率耗電降低。

　

　　一些具有可變負(fù)載電壓的應(yīng)用會(huì)導(dǎo)致V out_ldo + v VIOC增加了開關(guān)調(diào)節(jié)器的管制輸出電壓?？紤]使用5 V調(diào)節(jié)輸出的LT8648S調(diào)節(jié)器，F(xiàn)B電壓為600 mV，但與LT3041配對(duì)，現(xiàn)在輸出5V。當(dāng)與VIOC一起使用時(shí)，零件的組合會(huì)導(dǎo)致LDO調(diào)節(jié)器輸入voltage voltage voltage vioc in （ldo） = v vioce（ldo） + v vioc。該值比開關(guān)調(diào)節(jié)器的5 V輸出大得多。此方案禁用LDO調(diào)節(jié)器的功率節(jié)省。
　　可變負(fù)載的動(dòng)力節(jié)省

　　在帶有可變載荷的情況下，VIOC可以用三個(gè)電阻編程，如圖8所示。此設(shè)置可以通過設(shè)置電阻器R1，R2和R3來編程輸入輸出差異。要適當(dāng)?shù)卮笮∵@三個(gè)電阻，請(qǐng)參閱LT3041數(shù)據(jù)表。盡管此方法在節(jié)省電源方面的有效性不如將VIOC直接連接到開關(guān)轉(zhuǎn)換器的反饋引腳，但它仍然可以可靠地對(duì)具有可變負(fù)載的應(yīng)用程序可靠。通過將電壓差為設(shè)定的電壓編程，盡管輸出電壓可變，用戶將能夠利用LDO調(diào)節(jié)器的恒定電壓下降。圖8是帶有和不帶有電阻的可變負(fù)載方案的示例。

　　圖8。 可變負(fù)載電路配置。圖像由Bodo的Power Systems  提供考慮圖9中的框圖，該圖9是一個(gè)LDO調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器在沒有VIOC的情況下將開關(guān)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行后。開關(guān)轉(zhuǎn)換器可產(chǎn)生6.5 V輸出，LDO調(diào)節(jié)器產(chǎn)生5 V輸出。

　　圖9。 無VIOC的5 V LDO調(diào)節(jié)器輸出。圖像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供該系統(tǒng)導(dǎo)致LDO調(diào)節(jié)器的電壓下降為1.5 V和1.5 W功率損耗。由于負(fù)載是可變的，因此LDO調(diào)節(jié)器的輸出電壓發(fā)生變化。在此示例中，如圖10所示，LDO調(diào)節(jié)器的輸出電壓降為3.3 V。

　　圖10。 無VIOC的3.3 V輸出。圖像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供新的3.3 V負(fù)載導(dǎo)致LDO調(diào)節(jié)器的3.2 V下降，功率下降3.2 W，LDO調(diào)節(jié)效率從79.9％降低到50.8％。

　　相比之下，設(shè)置圖8中所示的電阻器消除了在可變負(fù)載下的功率耗散和效率的波動(dòng)。考慮圖10中的先前情況，但是LDO調(diào)節(jié)器使用VIOC，三個(gè)電阻器將電壓差設(shè)置為1.5V。開關(guān)轉(zhuǎn)換器將輸出V OUT（切換器） = V差異（LDO） + V OUT（LDO）。當(dāng)變量負(fù)載導(dǎo)致輸出電壓從5 V降至3.3 V時(shí)，開關(guān)轉(zhuǎn)換器輸出電壓降至4.8 V，而不是其編程的6.5 V輸出，如圖11所示。

　　圖11。 帶有VIOC的3.3 V輸出。圖像由Bodo的Power Systems 提供三個(gè)電阻程序的電壓差，并在LDO調(diào)節(jié)器上設(shè)置了恒定的1.5 V下降。 LDO調(diào)節(jié)器而不是3.2 W的功率損失，而是為1 A負(fù)載損失了1.5 W的功率。使用VIOC和三個(gè)電阻，當(dāng)負(fù)載電壓降至3.3 V時(shí)，LDO調(diào)節(jié)器可節(jié)省兩倍以上的功率。3.3 V負(fù)載的連接導(dǎo)致效率為68.8％，而先前的情況導(dǎo)致同一負(fù)載的效率為50.8％。盡管這兩個(gè)系統(tǒng)提供相同數(shù)量的功率，但具有VIOC的LDO調(diào)節(jié)器可以更有效地提供功率。