
LW-1精密单电源转双电源模组
简介
基于“开关—线性电源”联合稳压技术的高效率低纹波电源模组,在输入单电源的情况下,可以得到电压准确度和稳定度很高的正负双电源,能够很好的为运放等需要精密供电的电路使用。
简介:基于“开关—线性电源”联合稳压技术的高效率低纹波电源模组,在输入单电源的情况下,可以得到电压准确度和稳定度很高的正负双电源,能够很好的为运放等需要精密供电的电路使用。开源协议
:GPL 3.0
(未经作者授权,禁止转载)描述
LW-1电源模组技术参数
额定输入电压:12V
额定输出电流:+5V 100mA,-5V 100mA
输出模式:Flybuck,线性稳压
控制方式:模拟控制
指标要求:负载调整率:S≤1‰,纹波:≤10mVpp(且不应有特征点频噪声),电压准确度:|ε|≤1.0%,具有可关断引脚。
一、LW-1电源模组技术路径
1、实现方式 在对电源精密度有要求的设计中,多数设计人员倾向于采用线性电源的方式,以期获得较低的纹波、良好的噪声特性和较为简单的设计。但值得注意的是,线性电源由于其固有特性,发热量较大,效率较低,难以适应高压差下的应用场景,且不能实现电压翻转(即正电压输入,负电压输出)。而开关电源技术,效率高、形式丰富,通过不同的拓扑可以实现任意要求的电压变换,但开关电源带来的的噪声问题在特定技术条件要求下现有技术难以得到更好的解决。
LW-1电源模组基于“开关—线性电源”联合稳压技术,在一定条件下实现了效率和纹波噪声之间的均衡,同时采用Flybuck拓扑,实现电压翻转,做到单电源输入,双电源输出,更好满足有双电源供电需求的后级电路。模组均采用可调节版本的稳压器,通过调节分压网络,可以实现不同电源电压的需求,具备一定的可重构灵活性。EN引脚采用“自开启、低失能”控制逻辑,能够方便的使用单片机IO引脚或着其他开漏控制方式。
2、物料简介 MP1482 是一款单片同步降压调节器。该器件集成了两个130mΩ MOSFETs,在4.75V至18V的宽输入电压范围内可提供2A的连续负载电流。其电流控制模式提供了快速瞬态响应和逐周期电流限制。可调软启动功能可防止启动时产生的浪涌电流,在关断模式下,电源电流降至1μA。如 MP1482 在新设计中已难以获得,建议采用更好的MP1476替代。SGM2048是一种低噪声、高功率抑制比、低压差线性稳压器。它能够提供1A输出电流,典型压降仅为150mV。工作输入电压范围为2.2V到7V。SGM2048有固定输出电压版本和可调版本,允许输出电压范围从0.8V到6V。其他功能包括逻辑控制停机模式、短路电流限制和热停机保护。SGM2048具有自动放电功能,可在禁用状态下快速放电VOUT。SGM2048采用TDFN-3×3-8CL封装。工作输入电压范围:2.2V至7V;输出电压精度:±25°C时为±1%;低压差电压:1A时为150mV(典型值);低噪声:30μVRMS(典型值)。SGM2209是一种低功耗、低噪声、快速瞬态响应和低压差线性稳压器。它提供-500mA输出电流能力。工作输入电压范围为-2.7V至-24V。可调输出电压范围为-1.2V至(-VIN+VDROP)。其他功能包括逻辑控制停机模式(正或负启用逻辑)、短路电流限制和热停机保护。SGM2209具有自动放电功能,可在禁用状态下快速放电VOUT。SGM2209有TDFN-2×2-6AL、TDFN-3×3-8L和SOT-23-5封装。 输入电压范围:-2.7V至-24V;输出电压精度:±25°C时为±1%;-500mA输出电流;低压差电压:-500mA时为345mV(典型值);低噪音: 电压=-5.0V时为16μVRMS(典型值);电压抑制比:电压输出=-2.5V时10kHz时60dB。
二、测试结论
1、纹波测试 在输入电压12V情况下,接入2*100Ω金属膜电阻作为负载,采用100MHz带宽,1GSa/s采样率的数字示波器,测试通道设置为:交流耦合、X1、20MHz带宽限制、5mV/div的情况下,测得电源纹波小于10mVpp。
图1 使用联合稳压技术的纹波情况
图2 使用单buck的纹波情况
通过对上述测量的分析,可以看出LW-1电源模组的输出纹波在含噪声的情况下仍然满足10mVpp的设计要求,且从示波器自带的FFT分析结果来看,其噪声频谱较为均衡,无特征频点。对比图2单buck变换器稳压的情况可以看出,其纹波值虽基本能满足10mVpp的要求,但其噪声频谱在310kHz,930kHz处有明显特征频点,在纹波特性上不如LW-1电源模组。
2、负载测试 在输入电压12.00V的情况下,分别接入金属膜电阻模拟纯阻性负载,使用万用表测试输出电压。受试通道进行测量的同时,在另一通道进行加减负载变动,考察通道间的相互扰动情况,测试结果如下表1、表2所示:
经过上述测试,正电压输出通道的负载调整率为S1=0.4421‰,负电压输出通道的负载调整率为S2=0.5527‰,均优于设计指标要求的负载调整率不大于1‰的要求。电压准确性方面,由于线性电源芯片使用的分压电阻存在误差,负电压输出通道的输出电压超差0.0163V;正电压输出通道在全负载范围内满足设计指标要求的5V±1%;负电压输出通道超差问题可通过更换更精确的分压电阻来获得解决。在通道干扰测试中,未发现通道加减载对另一正常工作中的通道产生扰动,抗通道间干扰能力较好。
3、效率和功耗测试 效率测试选取半功率点作为基本参考点,输出端连接2*100Ω金属膜电阻作为负载,使用数字万用表测量负载上的电压和电流。经测试在效率测量基准点上的模组效率为82.54%,效率较一般线性电源有很大提高。同时还对静态功耗进行了测量,在输出不接任何负载、输入电压为12V的情况下,EN=1时,静态电流为4.62mA;EN=0时,静态电流为0.122mA。
图3 效率测试
设计图
BOM
ID | Name | Designator | Footprint | Quantity |
---|---|---|---|---|
1 | 105 | C1 | C1206 | 1 |
2 | 0.1u | C2,C3,C5,C7,C17 | C0603 | 5 |
3 | 226 | C4,C8,C9,C11,C15,C19,C21,C23 | C0805 | 8 |
4 | NC | C6 | C0603 | 1 |
5 | 103 | C10,C20 | C0603 | 2 |

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