STOP功能在低噪聲數(shù)據(jù)采集應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)

電磁噪聲是指任何一種多余的電磁能量，其強(qiáng)度足以使信號(hào)失真。因此，設(shè)計(jì)高性能數(shù)據(jù)采集應(yīng)用或任何具有特別敏感信號(hào)路徑的系統(tǒng)時(shí)，必須克服噪聲問題。

在電源方面，由于其基本的工作原理，高效的DC/DC轉(zhuǎn)換器可能成為重要的噪聲源。它們既會(huì)在轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率處產(chǎn)生低頻紋波，也會(huì)產(chǎn)生因轉(zhuǎn)換器功率級(jí)中電壓和電流的快速切換而引起的高頻噪聲。

與開關(guān)式穩(wěn)壓器結(jié)合使用的降噪技術(shù)示例包括額外的過濾無源元件，諸如緩沖電路、鐵氧體磁珠和饋通電容器，或在電源路徑中包含線性電源，如低壓差穩(wěn)壓器。雖然這些方案在大多數(shù)應(yīng)用中都能很好地發(fā)揮作用，但它們?cè)谛?、解決方案尺寸以及總電源解決方案的成本方面可能會(huì)有所權(quán)衡，尤其是在如患者監(jiān)護(hù)儀、智能儀表、智能傳感器和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等始終開啟的應(yīng)用中。

很多應(yīng)用肯定會(huì)從數(shù)據(jù)采集和/或射頻（RF）通信事件中的無噪聲環(huán)境中受益。但是，電源設(shè)計(jì)人員需要考慮效率（換言之，電池壽命）、電路板空間和組件成本之間的權(quán)衡是否對(duì)他們的設(shè)計(jì)有意義。在證明可能存在問題時(shí)，現(xiàn)代DC/DC轉(zhuǎn)換器確實(shí)提供了有助于減少設(shè)計(jì)折衷影響的功能。一個(gè)示例是 TPS62840 DC/DC轉(zhuǎn)換器，這是一種超低（60nA）靜態(tài)電流、高效、750mA降壓型穩(wěn)壓器，旨在在始終開啟的應(yīng)用中最大限度地延長電池壽命，可用于始終開機(jī)應(yīng)用。

 TPS62840 的STOP輸入管腳（見圖1）立即（在電流開關(guān)周期之后）和暫時(shí)停止調(diào)壓器的開關(guān)。這段時(shí)間內(nèi)，存儲(chǔ)在輸出電容器中的電荷為應(yīng)用供電；穩(wěn)壓器絕對(duì)不會(huì)產(chǎn)生紋波或開關(guān)噪聲。這種情況下，該應(yīng)用可以執(zhí)行無失真、精確的數(shù)據(jù)采集和RF通信程序。

圖1：顯示STOP輸入管腳的典型應(yīng)用電路

當(dāng)然，在系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)，重要的是在器件的輸出電壓達(dá)到系統(tǒng)臨界電平之前重啟器件。一旦將邏輯低電平施加到STOP管腳，調(diào)壓器將立即恢復(fù)開關(guān)操作，而不會(huì)有任何啟動(dòng)和/或軟啟動(dòng)延遲。圖2說明用于以脈沖頻率調(diào)制（PFM）（圖2a）或強(qiáng)制脈沖寬度調(diào)制（PWM）（圖2b）操作DC/DC轉(zhuǎn)換器的STOP特性。

(a)

(b)

圖2：在PFM操作（a）中，V_IN = 3.6 V，V_OUT = 1.8 V和I_OUT = 10 mA和強(qiáng)制PWM操作（b）時(shí)，采用 TPS62840 STOP模式操作（其中藍(lán)色是STOP管腳的輸入信號(hào)，洋紅色是輸出電壓，綠色是電感器電流）。測(cè)量值包括C_OUT= 10 μF。

在STOP模式下進(jìn)行無噪聲測(cè)量/RF通信事件的所需時(shí)間取決于設(shè)置的輸出電壓V_OUT,SET、輸出電容值C_OUT、所需的輸出電流I_OUT和應(yīng)用的電壓容限。在圖2的示例中（V_IN = 3.6 V，V_OUT,SET = 1.8 V，I_OUT = 10 mA, C_OUT = 10 μF），在時(shí)間t = 38 μs之后達(dá)到約50 mV的壓降。如果恒定輸出電流I_OUT對(duì)輸出電容器C_OUT放電，則可使用公式1估算STOP模式下的輸出電壓行為V_OUT（t）作為時(shí)間t的函數(shù)：

V_OUT(t) = V_OUT,SET – I_OUT×t / C_OUT

在設(shè)計(jì)具有強(qiáng)噪聲控制要求的始終開啟應(yīng)用的電源架構(gòu)時(shí)，請(qǐng)確保檢查 TPS62840 的STOP功能。結(jié)合其他特征，例如在低至 I_OUT= 1μA的輸出電流時(shí)，80%的輕載效率，或者通過將單個(gè)電阻器連接到VSET管腳即可在16個(gè)預(yù)定義輸出電壓之間進(jìn)行選擇的可能性， TPS62840 可幫助最大化系統(tǒng)的電池使用壽命，同時(shí)最大程度地減少所需的額外組件數(shù)量。

其他資源

閱讀這些模擬設(shè)計(jì)期刊文章：

●   “ 降低開關(guān)穩(wěn)壓器輸出的噪聲。 ”

●   “ IQ: 定義與使用方法 。 ”

●   查看 適用于可穿戴設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)的輕載高效、低噪聲電源參考設(shè)計(jì) 。

●   下載白皮書，“ 超低功耗電源中的電阻數(shù)字轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢(shì) 。 ”

●   了解有關(guān)“ 解密低Iq：使用WEBENCH?為超低功耗應(yīng)用設(shè)計(jì)近100%的占空比 ”的更多信息。