【導讀】業界出現了一種新的產品類型，即數字低壓差(LDO)線性穩壓器。此類解決方案尺寸非常小，能夠提供線性電源的遙測功能和可調性，常用于射頻和儀器儀表領域的超低噪聲應用。
引言
線性穩壓器是一種簡單的電壓轉換器，可將較高的輸入電壓轉換為較低的輸出電壓。其行為特性就像一個動態電阻器，總是能夠準確地調節至所需數值，確保在特定的電流下使設定的輸出電壓保持恒定。
由于市面上的開關模式電源轉換器種類多樣、易于使用，而且在大多數應用中具有更高的效率，因此線性穩壓器的使用越來越少。然而，在一種特定用例中，也就是需要對開關穩壓器產生的電壓進行濾波時，線性穩壓器仍然非常重要。圖1給出了一個示例。開關模式電源(SMPS)產生的輸出電壓會伴有與技術相關的電壓紋波。線性穩壓器通常具有良好的電源電壓抑制比(PSRR)。電源抑制比(PSRR)反映了器件在不同頻率下對干擾的抑制能力有多強。
圖1.一種典型的線性穩壓器應用場景，用于對開關穩壓器電壓進行濾波。
針對圖1所示的線性穩壓器的應用場景，開發了一種特殊類型的線性穩壓器，稱為超低噪聲線性穩壓器。除了具有高PSRR值之外，超低噪聲線性穩壓器產生的噪聲非常低，尤其是在1 Hz至100 kHz之間的低頻帶中。
此類低噪聲電源的典型用例包括：高帶寬和低帶寬精密電路，例如鎖相環(PLL)、壓控振蕩器(VCO)、混頻器、低噪聲放大器(LNA)和功率放大器(PA)；高精度儀器應用。
對于其中一些實現方案，具備檢測電源狀態的能力會很有幫助。系統可以使用線性穩壓器的輸入電壓、輸出電壓、負載電流和溫度等信息來確認電路是否正常運行。對于此類應用場景，有一種新的解決方案，即數字LDO。
數字LDO的設計類似于傳統的超低噪聲LDO，但配備了數字接口PMBus?。圖2顯示了一個與圖1類似的系統，但配備了數字LDO LT3074。
圖2.適用于超低噪聲應用的數字線性穩壓器。
數字LDO屬于新的產品類別。過去，數字接口器件（例如LTC2972）可以與超低噪聲線性穩壓器（例如LT3041）結合使用，但需要為此增加占用空間，造成電路設計更加復雜。利用新型數字LDO（例如LT3074），所有功能都可以整合到同一個IC中，也就是線性穩壓器，它具有數字接口，可設置LDO的參數，例如限流值、輸出電壓和遙測，以獲取有關運行狀態的信息。
例如，在系統中，微控制器與LDO通信，如圖2所示。LTpowerPlay?一款可用于評估的免費軟件，可從analog.com下載。它提供了圖形用戶界面，通過USB至PMBus接口，與數字LDO通信。
圖3.LTpowerPlay軟件與LT3074數字LDO進行通信。
至此，人們不禁要問，為何這項技術（也就是將數字連接融入超低噪聲LDO）在過去未能實現？原因是在將數字時鐘電路部件與LDO的超低噪聲技術結合時，很難避免集成電路的數字部分對模擬部分產生干擾。而LT3074的有效值噪聲為1.2 μV rms（10 Hz至100 kHz），使這種結合成為了可能。
結論
線性穩壓器領域的新進展促成了首款數字LDO的誕生。數字LDO將有助于在射頻領域、儀器儀表和醫療應用領域研發出更先進的系統。憑借數字LDO集成的遙測特性、可調節性和高集成度，系統將變得更加穩健，功能更為豐富，尺寸更加緊湊。
關于作者
Frederik Dostal是一名擁有20多年行業經驗的電源管理專家。他曾就讀于德國埃爾蘭根大學微電子學專業并于2001年加入National Semiconductor公司，擔任現場應用工程師，幫助客戶在項目中實施電源管理解決方案，積累了豐富的經驗。在此期間，他還在美國亞利桑那州鳳凰城工作了4年，擔任應用工程師，負責開關模式電源產品。他于2009年加入ADI公司，先后擔任多個產品線和歐洲技術支持職位，具備廣泛的設計和應用知識，目前擔任電 源管理專家。Frederik在ADI的德國慕尼黑分公司工作。
