锂离子电池噪声最低?No,没有最低只有更低

时间:2018-05-16 13:14来源:21Dianyuan

摘要:过去曾看见一本书上介绍用电池做基准,认为温漂、噪音等性能都好于一般基准。最近也见有网友在谈论好电池与差电池在噪声上的差别,认为最小噪声是锂电池。

过去曾看见一本书上介绍用电池做基准,认为温漂、噪音等性能都好于一般基准。最近也见有网友在谈论好电池与差电池在噪声上的差别,认为最小噪声是锂电池,他的理由来自下面这张图,因为在3.7V、500mA负载时锂电池的噪声是2.7μV,而两节干电池串起来在3V、500mA的其噪声为7.1μV。然而,有经验的工程师知道,基准追求的是初始的精度和长期的稳定性,所以这并不意味着它的噪声就是最低的。
 
 
锂电池和两节串联干电池噪声磁波采样图
 
事实上,如最近ADI电源产品中国区市场总监Lorry在一个产业和技术展望研讨会上谈到:“我们在过去谈到噪声概念时,开关电源的噪声一般是几十个微伏,但LDO的噪声其实是可以做到在1个微伏以内的。ADI最新发布的LDO产品——LT3045,在3.3V、500mA时就只有0.8μV的噪音,明显还要远远低于锂电池噪声。”
 
 
LT3045噪声磁波采样图
 
LT3045为什么有这么好的噪声性能呢?——早期业界标准的线性稳压器采用的是单个电压电源来执行低压差操作,但大多数无法实现非常低的电压转换、低输出噪声以及宽范围输入/输出电压和丰富的保护功能组合。为了获得最佳的总体效益,很多高性能模拟和RF电路由负责对开关转换器输出实施后置稳压的LDO供电。这就需要在LDO两端上具有低输入至输出电压噪声,以及高PSRR的LDO来更加轻松地滤除和抑制来自开关电源输出的噪声,而不需要使用庞大的滤波组件。
 
 
LT3045的输出噪声性能
 
对于把噪声敏感性作为一项主要考虑因素的新式电源轨而言,在宽的带宽内具有低输出电压噪声的器件是有益的。因此,在大电流时还能具备低输出电压噪声成为了一项重要指标。由此推动了新型超低噪声、超高PSRR LDO系列(LT304x)的诞生。LT304x系列除了具备非常低的输出噪声、低压差操作以及在很宽频率范围内的高PSRR,还有瞬态响应时间和宽范围输入/输出电压工作的能力。其卓越的热性能和紧凑的占板面积也保证了它具备非常高的集成度和非常高的性能保障。
 
作为LT304x家族的新兴成员,LT3045其实还是200mA LT3042超低噪声LDO的较高输出电流版本。它独特的设计具有仅为2nV/Hz(在10kHz)的超低噪声和0.8μV VRMS的积分输出噪声(在10Hz至100kHz的宽带范围内)。低频PSRR超过90dB(在10kHz),而高频PSRR则超过了70dB(2.5MHz),可以使行噪声或高纹波输入电源变得十分“安静”。


 
LT3045的PSRR性能
 
那LT3045 0.8μV的噪声有什么工程应用的实际意义呢?“它确实非常微小,低噪声对系统来说也十分重要。”Lorry对此谈到,“以前我们都有这样的经验,开会的时候,电话会议手机放旁边,手机一响电话就响,EMI做的不好,或者说到在冬天北方比较干燥的时候,静电会导致手机死机。现在这种问题已经很少了,但在以前经常发生这样的问题。”
 
“噪声和纹波这两个东西在一起的时候,会产生非常多的射频和频谱问题,所以这样的器件在高精度的采样和一些射频、微波应用时,可能会非常非常敏感。比如,当你准备做一个24位的采样系统时,结果发现精度只能做到18位、19位时,可能就需要分析你的电源系统是否存在噪声太大的问题。” Lorry指出。
 
除了0.8μV的噪音之外,LT3045还运用了ADI专有的LDO架构——即在一个高在精准电流源基准之后跟随一个高性能单位增益缓冲器,从而产生几乎恒定的带宽、噪声、PSRR和负载调节性能,而不会受到输出电压的影响。LT3045所具备的构架还允许多个LT3045并联使用,通过并联能够进一步降低噪声、增加输出电流和在 PCB 上的散播热量以改善热性能。
 
 
LT3045功能结构图
 
 1.8V  20V 输入电压范围内,LT3045在满负载时以260mV压差电压提供高达500mA 输出电流。输出电压范围为 0V15V,输出电压容限在整个电压、负载和温度范围内为非常准确的 ±2%。该器件的宽输入和输出电压范围、大带宽、高PSRR和超低噪声性能非常适合为噪声敏感型应用供电,例如PLLVCO、混频器、LNA、噪声非常低的仪器、高速 /高精确度数据转换器、成像和诊断等医疗应用,精准电源以及作为开关电源的后置稳压器。
 
 
 
LT3045也可以在采用10μF (最小值) 陶瓷输出电容器的情况下实现稳定。内置保护功能电路包括反向电池保护、反向电流保护以及具折返的内部电流限制和具迟滞的热限制。其他特点包括快速启动功能 (如果使用电容值很大的SET引脚电容器就很有用),以及具可编程门限的电源良好标记以指示输出电压处于稳定状态。
 
“事实上,不仅LDO的噪声很低,我们还开发出基于‘Silent Switcher’技术的系列安静的开关电源产品,目前的Silent Switcher2,在93%的效率条件下满足CISPR25 Class 5 EMI的指标。包括LT8609、8640、8645采用了不同的Silent Switcher结构,但效率和EMI都做到非常低。”Lorry指出。据悉,目前ADI的Silent Switcher技术已经在研发第三代,业界在追求极致噪声和EMI性能路上,将永远没有终点。
 

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