从DC/DC转换器驱动ADC电源

在“与ADC接口：电源(第五部分)”中，我们讨论了使用DC/DC转换器(开关稳压器)和LDO来驱动ADC电源输入时的开关杂散和LDO/ADC的PSRR。 通过本系列博客，我们已经知道，这种方法比仅使用LDO更有效。 在本篇博客中，我们将更进一步，讨论直接从DC/DC转换器驱动ADC电源(如图1所示)。 输入电源电压为6.0 V，降压至1.8 V以提供ADC电源电压。 我已将位于DC/DC转换器输出端的LC滤波器单独显示出来，因为它对于该设计特别重要，其作用是滤除DC/DC转换器开关频率处产生的开关瞬变杂散。

图1. 采用DC/DC转换器和LDO驱动ADC电源输入

再次以AD9683为例来说明。 在本例中，我们将使用具有1 A输出电流能力的ADP2442 DC/DC转换器。 这对于AD9683是足够的，后者需要的最大总电流为263 mA。 为了产生适当的应用电路，以便ADP2442驱动AD9683，我们再次求助于ADIsimPower工具，针对ADP2442有ADP2442 ADIsimPower工具可用。 第一步是输入系统参数，如图2所示。

图2. ADP2442/AD9683设计参数

如上所述，ADP2442使用6.0 V电源，输出电压为1.8 V，输出电流为260 mA。 我使用了AD9683的最大总电流消耗，并将温度设置为最大工作温度85oC。 这将确保设计能在多数应用的最高典型温度下工作。 我选择让工具设计的应用电路具有最低成本。 其他选择包括最少元件数、最高效率和最小尺寸。 之所以选择最低成本，是因为当今许多应用的主要目标之一是实现成本最少的解决方案。 利用这些输入，工具产生了图3和图4所示的电路方案和数值。

图3. ADP2442/AD9683应用电路原理图

图4. ADP2442/AD9683应用电路元件值(最低成本)

最低成本方案得出的总BOM(物料清单)成本为2.218美元。 根据Rfreq的值，可以看出开关频率设置为1 MHz。 此时的效率(无图示，而是由设计工具产生)约为75%。 输出电感为3.3 µH Coilcraft元件，输出电容为10 µF Taiyo Yuden元件。 如果我们在设计工具中选择最高效率方案，则将产生图5所示的BOM。

图5. ADP2442/AD9683应用电路元件值(最高效率)

最高效率方案的总BOM成本为2.693美元，仅比上例略高一点。 这一变化导致输出电感值从3.3 µH提高到10 µH。 如BOM成本表格所示，输出电感是系统成本的最大影响因素。 它是DC/DC转换器的关键元件。 通常选择具有低直流电阻(DCR)、高自谐振频率(SRF)、高饱和电流(ISAT)的输出电感。 此外，Rfreq的值也不同，开关频率设置为314 kHz，而不是最低成本方案的1 MHz。 但是，本例的总效率从75%提高到89%。 该工具非常灵活，用户可以根据特定系统设计选择最佳解决方案。

采用这款设计工具设计ADI电源解决方案，让我想起ADI公司有多款软件设计工具可用来在物理设计之前开发系统原型，以及在没有硬件的情况下评估产品性能。 请继续关注，下一篇将讨论ADIsimADC。