開關(guān)電源對ADC芯片工作的影響及解決方法

時間：2020-01-05作者：武漢翔雷電子有限公司瀏覽：1488

 開關(guān)電源在模擬量采集系統(tǒng)中的應(yīng)用
盡管在模擬量采集系統(tǒng)中，對ADC芯片等的供電一般建議較好不用開關(guān)電源，以避免其固有的紋波大、噪聲等問題，但開關(guān)電源仍以其**、**格等優(yōu)點得到廣泛應(yīng)用，尤其是在工業(yè)控制等領(lǐng)域。本文介紹開關(guān)電源在模擬量采集系統(tǒng)中的應(yīng)用，并對可能出現(xiàn)的一些問題進(jìn)行分析。
開關(guān)電源對ADC芯片工作的影響及解決方法
電源對ADC芯片的影響，除了體現(xiàn)在電源抑制比（PSRR）參數(shù)上，還表現(xiàn)在，當(dāng)ADC芯片對輸入的模擬信號進(jìn)行采樣、保持、轉(zhuǎn)換時，電源電壓、參考地的變化，都會對ADC芯片內(nèi)部采樣電路、比較器等的工作產(chǎn)生影響，使得采集結(jié)果出現(xiàn)晃動。因此，一般ADC芯片特別是**ADC芯片，都建議較好用質(zhì)量好的線性電源供電。如果采用開關(guān)電源，則需要盡力避免它對ADC芯片產(chǎn)生影響。
圖1是一個典型的應(yīng)用，其中模擬采樣用的信號調(diào)理電路、ADC和現(xiàn)場模擬信號不隔離，ADC芯片和CPU電源相互隔離。CPU采用控制系統(tǒng)內(nèi)部電源。而ADC的+5V電源是由+24V電源經(jīng)過+24V到+5V電源變換而來的。圖中左側(cè)部分是典型的串聯(lián)、降壓非隔離型DC-DC變換器的原理框圖。設(shè)計中，可以根據(jù)開關(guān)管的開關(guān)頻率、+5V消耗電流、要求的輸出紋波較大值，計算出電感L1、電容C1的合適大小。


為了分析出開關(guān)電源對ADC芯片的影響，這里假設(shè)信號調(diào)理電路及ADC芯片正常運(yùn)行的耗電是25mA/+5V，對于光耦部分，如果采用6N136、TLP521等三極管輸出型的光耦，則當(dāng)CPU不啟動ADC工作時，光耦全不導(dǎo)通，耗電小于1mA；當(dāng)CPU啟動ADC工作時，將有數(shù)據(jù)輸出Dout、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好Ready等信號經(jīng)過光耦，光耦處于導(dǎo)通狀態(tài)，為了達(dá)到比較高的通訊速率，光耦總耗電需要25mA/+5V左右。這樣，+5V負(fù)載電流將在25～50mA之間來回變動。正常開關(guān)電源設(shè)計的輸出電流應(yīng)該2倍于較大負(fù)載電流，這里設(shè)為100mA，下面將要說明負(fù)載電流的變化將較大影響+5V，從而影響ADC采樣穩(wěn)定性。

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