Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Europejski lider sprzedaży techniki i elektroniki.
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Czy do zasilania ADC potrzebny jest zawsze stabilizator LDO?

ghost666 01 Sty 2017 13:25 2700 4
  • Czy umiesz odróżnić od siebie trzy stosunki sygnału do szumu (SNR) zaprezentowane na rysunku 1? Testowany w poniższym artykule przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC) - ADS5407 o rozdzielczości 12 bitów - także nie potrafi. Niezależnie od zastosowanego systemu zasilania: stabilizator liniowy o niskim spadku napięcia (LDO) samodzielnie lub ze wsparciem przetwornicy DC/DC, albo też sama przetwornica DC/DC - własności szumowe (SNR) tych układów są takie same. Jak określa się tego rodzaju parametry? I jak na podstawie tych wartości dobrać optymalny system zasilania dla przetwornika ADC?

    Czy do zasilania ADC potrzebny jest zawsze stabilizator LDO?
    Rys.2. Stosunek sygnału do szumu (SNR) dla ADS5407 zasilanych różnymi zasilaczami.


    Firma Texas Instruments w swoim referencyjnym projekcie dla ADC o rozdzielczości 12 bit i częstotliwości próbkowania równej 500 MS/s, zasila układ ADC z zasilacza bez układu LDO. Mimo tego układ ten osiąga bardzo wysokie parametry mierzone w przypadku takich systemów z pomocą parametrów SNR i SFDR (zakres dynamiki wolny od zniekształceń). W układzie referencyjnym wbudowano wyjście umożliwiające pełną ewaluację modułu, w tym też interfejs graficzny dla układu ewaluacyjnego dla przetworników ADC. Pozwala on na pomiar SNR i SFDR w dowolnych warunkach pracy - użytkownik może ustawiać różne częstotliwości próbkowania jak i dowolnie dobierać sygnał wejściowy.

    Na rysunku 2 zaprezentowano wyniki pomiarów SFDR dla ADS5407 zasilanego modułami DC/DC lub stabilizatorami LDO.

    Czy do zasilania ADC potrzebny jest zawsze stabilizator LDO?
    Rys.2. Wyniki pomiarów SFDR dla ADS5407 dla różnych zasilaczy.


    Jeśli LDO jak i przetwornica DC/DC oferują takie same parametry układu, to jak wybrać ten najlepszy schemat zasilania dla naszego systemu? Wybrać najtańszą opcję? A może architektury te różnią się czymś istotnym, na co należy zwrócić uwagę? A może jedne z nich sprawdzają się lepiej w jakichś szczególnych aplikacjach?

    Przetwornice DC/DC charakteryzują się o wiele wyższą wydajnością niż LDO. Jest to szczególnie istotne np. w aplikacjach zasilanych z baterii, gdzie oszczędność mocy jest bardzo istotna. Z drugiej strony, LDO generują dużo ciepła, co powoduje grzanie się układu i może mieć negatywny wpływ na działanie całego systemu lub jego niezawodność.





    Na rysunku 3 pokazano jak różni się wydajność energetyczna w trzech różnych architekturach zasilania, a na rysunku 4 zaprezentowano jakie są całkowite straty mocy na zasilaczach o poszczególnych topologiach.

    Czy do zasilania ADC potrzebny jest zawsze stabilizator LDO?
    Rys.3.Porównanie wydajności dla trzech różnych architektur zasilania.

    Czy do zasilania ADC potrzebny jest zawsze stabilizator LDO?
    Rys.4. Porównanie całkowitych strat mocy na trzech różnych architekturach zasilacza.


    Zatem zamiast stosować LDO taki jak np. TPS79601 lub przetwornicę DC/DC taką jak np. TPS62231 można w układzie połączyć jedno i drugie - przetwornica DC/DC zmniejsza napięcie w wydajny sposób, a znajdujący się za nią stabilizator LDO stabilizuje napięcie do wymaganego poziomu oraz filtruje z niego wszelkie zakłócenia i szum. Dzięki temu osiąga się możliwie dobry kompromis pomiędzy wydajnością energetyczną i stratami mocy a parametrami związanymi z szumem w napięciu zasilającym. Jedyną wadą tego rozwiązania jest wyższy koszt, wynikający z większej powierzchni PCB potrzebnej do działania takiego zasilacza oraz wyższy koszt elementów.

    W poniższej tabeli zebrano dla łatwiejszego porównania wyniki powyższych analiz.

    ArchitekturaWłasności szumoweWydajność energetycznaStraty mocyKoszt
    LDODostateczneSłabaWysokieNiski
    LDO + DC/DCDostateczneŚredniaŚrednieWysoki
    DC/DCDostateczne do większości zastosowańDobraNiskieŚredni/niski


    Co zatem wybierzecie w swoich systemach? Niedrogi LDO czy wydajną przetwornicę DC/DC?

    Źródło: https://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive/2016/12/22/do-you-always-need-a-ldo-in-front-of-your-data-converter


    Fajne!
  • #2 01 Sty 2017 20:08
    szymon122
    Poziom 37  

    ghost666 napisał:
    Przetwornice DC/DC charakteryzują się o wiele wyższą wydajnością niż LDO. Jest to szczególnie istotne np. w aplikacjach zasilanych z baterii, gdzie oszczędność mocy jest bardzo istotna.

    Wydajność a nie sprawność?
    ghost666 napisał:
    trzy stosunku

    Następny błąd.

  • #3 01 Sty 2017 21:10
    Sabre
    Poziom 18  

    szymon122 napisał:
    ghost666 napisał:
    Przetwornice DC/DC charakteryzują się o wiele wyższą wydajnością niż LDO. Jest to szczególnie istotne np. w aplikacjach zasilanych z baterii, gdzie oszczędność mocy jest bardzo istotna.

    Wydajność a nie sprawność?
    ghost666 napisał:
    trzy stosunku

    Następny błąd.


    Prawdę mówiąc to rzadko która przetwornica ma sprawność porównywalną ze stabilizatorami LDO przy poborach prądów rzędu pojedynczych mA.

  • #4 01 Sty 2017 22:06
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    @ghost666 A dla jakich warunków podano sprawności LDO i przetwornic? Kolega @Sabre wspomniał o jednym z parametrów, ale równie ważnym jest różnica napięć We-Wy. W przypadku niewielkiej różnicy napięć często LDO będzie miało większą sprawność niż przetwornice.

  • #5 01 Sty 2017 22:26
    krzysiek_krm
    Poziom 30  

    Witam,

    Sabre napisał:
    szymon122 napisał:
    ghost666 napisał:
    Przetwornice DC/DC charakteryzują się o wiele wyższą wydajnością niż LDO. Jest to szczególnie istotne np. w aplikacjach zasilanych z baterii, gdzie oszczędność mocy jest bardzo istotna.

    Wydajność a nie sprawność?
    ghost666 napisał:
    trzy stosunku

    Następny błąd.


    Prawdę mówiąc to rzadko która przetwornica ma sprawność porównywalną ze stabilizatorami LDO przy poborach prądów rzędu pojedynczych mA.

    popatrzcie sobie, koledzy na parametry testowego przetwornika i wynikający z nich pobór energii, to nie są pojedyncze miliampery, w tej sytuacji całe to rozumowanie ma ze wszech miar głęboki sens.
    Nawiasem mówiąc, chyba nie myślicie, że inżynierowie z TI są cwaniakami naciągającymi idiotów z managementu na jakieś niepotrzebne badania.

    Pozdrawiam

TME logo Szukaj w ofercie
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
TME Logo