技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種電源，特別涉及應(yīng)用到高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的低紋波電源。

背景技術(shù)

模擬信號(hào)采集是對(duì)各種傳感器或被監(jiān)控對(duì)象的電信號(hào)狀態(tài)進(jìn)行量化，按照方便記錄和分析的數(shù)據(jù)格式組織起來(lái)的過(guò)程。信號(hào)采集是航空、航天、航海、工業(yè)自動(dòng)化、環(huán)境工程、交通、能源等各行各業(yè)中自動(dòng)作業(yè)、安全保障、設(shè)備可靠性監(jiān)控等領(lǐng)域不可缺少的重要設(shè)備。隨著對(duì)自動(dòng)化、可靠性要求的提高，傳感器技術(shù)的發(fā)展，信號(hào)處理及分析能力提高，對(duì)被采集后數(shù)據(jù)的精確性要求也隨之提高。在航空、航海行業(yè)，對(duì)可靠性和精密度要求遠(yuǎn)高于其他行業(yè)。同時(shí)，隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷發(fā)展，要求系統(tǒng)的工作頻帶更寬、信號(hào)處理速度更快、采樣速率更高，而這些都對(duì)信號(hào)處理前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提出了更高的要求。

對(duì)于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理芯片，芯片內(nèi)部數(shù)字電路在不停的開(kāi)關(guān)通斷，導(dǎo)致了相應(yīng)的供電電流變化。隨著數(shù)字器件的頻率不斷提高，相應(yīng)的電流突變也會(huì)變得更加快速和頻繁。當(dāng)電流突變時(shí)，如果供電系統(tǒng)不能及時(shí)做出響應(yīng)，則可能導(dǎo)致電壓不穩(wěn)定，系統(tǒng)失效。

為了保證數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中可編程邏輯門(mén)陣列（FPGA）、模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換芯片以及運(yùn)算放大器等器件能夠正常工作并且具有較高的可靠性，必須提供一個(gè)與之相適應(yīng)的動(dòng)態(tài)范圍寬、輸出功率大、高效率和高穩(wěn)定性的供電系統(tǒng)。高效率使得開(kāi)關(guān)電源技術(shù)得到了巨大的發(fā)展，小型化的要求使得開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率直線上升。然而任何事物都有其兩面性，提供更高效率的同時(shí)，因其工作原理的限制產(chǎn)生了更多的噪聲和電磁干擾。

線性穩(wěn)壓電源具有很好的動(dòng)態(tài)性能和較低的紋波、噪聲。線性穩(wěn)壓電源的效率基本上等于輸入與輸出電壓之比。如果輸入、輸出電壓差較大，線性穩(wěn)壓器的效率是無(wú)法容忍的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種動(dòng)態(tài)性能好并且擁有較低的紋波、噪聲的高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所需的低紋波電源。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種應(yīng)用于高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的低紋波電源，其特征在于：低紋波電源系統(tǒng)采用LM25576開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓芯片，LT3083和LT3015低壓差線性穩(wěn)壓芯片；電源系統(tǒng)的印刷電路板采用四層板設(shè)計(jì)；地路徑采用地平面設(shè)計(jì)；各模塊的地平面分塊處理，所有地平面從單點(diǎn)引出；供電路徑采用同樣的處理方式單點(diǎn)引出；電路板內(nèi)部單獨(dú)使用一層敷銅進(jìn)行導(dǎo)熱，連接至電路板邊緣的散熱孔；各芯片附近都有電容。

針對(duì)高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所需的低紋波電源進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。在對(duì)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源和線性穩(wěn)壓電源的工作原理進(jìn)行分析后，提出了開(kāi)關(guān)電源和線性電源兩級(jí)串聯(lián)減小紋波的方案，選用LM25576開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓芯片和LT3083和LT3015低壓差線性穩(wěn)壓芯片設(shè)計(jì)出低紋波電源系統(tǒng)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：在本發(fā)明中提出了采用兩級(jí)電源串聯(lián)的形式。前級(jí)電源使用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源進(jìn)行預(yù)穩(wěn)壓，以實(shí)現(xiàn)高效率的電壓轉(zhuǎn)換；后級(jí)電源使用低壓差線性穩(wěn)壓電源(LDO)，充分利用LDO的高電源紋波抑制比特性來(lái)減少前級(jí)預(yù)穩(wěn)壓電壓的紋波噪聲。實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)的低紋波指標(biāo)，同時(shí)能獲得較好的動(dòng)態(tài)性能。

附圖說(shuō)明

圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述：

結(jié)合圖1，圖1為系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓部分采用LM25576降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器。LM25576是一款易于使用的降壓穩(wěn)壓器，輸入電壓范圍為6-42V。通過(guò)內(nèi)部集成的170mΩN溝道MOSFET輸出3A的連續(xù)電流。工作頻率在50kHz至1MHz內(nèi)可調(diào)，以實(shí)現(xiàn)尺寸和效率最優(yōu)化。為減少電磁干擾(EMI)，LM25576的頻率同步引腳允許多個(gè)IC自同步或與外部時(shí)鐘同步。通過(guò)逐周期限流、短路保護(hù)、熱關(guān)斷和遠(yuǎn)程關(guān)斷等措施保證其可靠性。器件采用功率增強(qiáng)型TSSOP-20封裝，其底部有為散熱設(shè)計(jì)的裸露式連接焊盤(pán)。該器件非常適合電信、工業(yè)和汽車(chē)的電源總線電壓范圍。