采用微型DC-DC升压转换器产生紧凑、超低噪声的电源

Thomas Mosteller and Christopher Jarboe

专业电容式麦克风需要 48 V 电源为内部电容式传感器充电，并为高阻抗传感器输出的内部缓冲器供电。该电源是低电流，通常只有几mA，但它必须是非常低的噪声，因为麦克风的输出电平非常低，并且缓冲器没有很好的电源纹波抑制。此外，幻象电源不得将EMI注入相邻的低电平电路，这在紧密封装的产品中始终是一个挑战。

LT8362升压转换器采用60 V、2 A开关，能够以高达2 MHz的频率运行，全部采用小至3 mm×3 mm的封装，可提供高性能电源。此处介绍的电路基于标准LT8362演示板DC2628A，其原理图如图1所示。

图1.用于构建幻象电源的演示电路DC2628的原理图。

演示板上的输入EMI滤波器在开关电感的帮助下很好地处理了高频噪声，开关电感与输入串联。输出情况不佳。输出EMI滤波器可有效抑制MHz区域的噪声，但对音频范围内的噪声影响不大。这种噪声主要是由于反馈环路中的30×增益放大了LT8362的基准噪声。

解决这种噪声的一种方法是在输出端增加电容。如果有足够的电容，这将起作用，但在48 V输出下，63 V的最低实际电容工作电压意味着所需的电容既大又昂贵。第二种方法是将LT8362输出增加一两伏，并在输出端增加一个LDO稳压器。这需要高压LDO稳压器，其成本通常高于低压稳压器。此外，虽然这些稳压器可在较低输出电压下具有低噪声，但使用基准电压的器件也会遇到与LT8362相同的基准噪声倍增问题。

第三种方法是利用麦克风输出的灵敏度不高度依赖于电源电压的事实，因此幻象电源不需要完美的调节。这意味着我们可以将一些电阻与输出上限串联起来，以提高其有效性;然而，这只能部分减轻高压电容的尺寸。

更好的方法是使输出电容看起来比实际更大。这可以通过一种称为电容倍增的老式技术来实现。这个简单的电路可以在图2的灰色阴影区域看到。

图2.电路与图1相同，但在输出端具有电容倍增器（灰色），以抑制开关稳压器产生的音频噪声。

这里，100 μF电容控制基极电流上的纹波，因此其对集电极电流的影响被NPN晶体管的β放大。效果是戏剧性的。图3a显示了LT8362电路在C4（滤波器之前）的输出，负载为1 kΩ（50 mA）。

图3.过滤前后。（a） 升压稳压器的输出在C0（滤波器前）测量时呈现约2.4%的噪声成分。（b） 后置滤波器输出包含大幅改善的 0.002% 噪声成分。

噪声约为80 mV p-p，表示约0.2%的噪声成分。虽然这对于非关键应用来说可能已经足够了，但滤波器后的输出在大约1 mV p-p时要好得多，如图3b所示。这表示大约 0.002% 或 20 ppm 的噪声含量，即使是最苛刻的应用也足够了。图 4 显示了台式设置。

图4.使用演示电路DC2628的清洁幻象电源的台式设置。

晶体管 SBCP56-16T1G 被选用于低电流下的高 VCBEO （80 V） 和高 β。高β值使电容倍增器具有高表在电容，并且随着输出电流的变化而相对恒定的下降。输出电压从2 kΩ负载时的47.8 V降至500 Ω负载时的47.5 V，足以满足麦克风应用的需求。在未测试噪声和调节的情况下，请勿更换另一个晶体管。

测试在16 V输入下运行，但在12 V至24 V下性能相似在.某些应用可能需要从5 V升压，这可以通过将LT8362的开关频率从2 MHz降低到1 MHz来实现，以实现75 ns的最小关断时间。这还需要将L1增加到约10 μH至15 μH，并在大容量输出上限C4上加倍以保持相同的性能。

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