關于LT3042 其實還有半個沒有寫完,大家平時都是隨口一說,DCDC前級+LDO后級,但是這么多的細節(jié),你都考慮到了嗎?
為什么需要對開關電源實施后置穩(wěn)壓,就是效率和精度,既要又要。
用高效率的開關電源提供主要功率;用超低噪聲、高 PSRR 的 LT3042清洗紋波和噪聲,實現(xiàn)“干凈電源”。| 低 PSRR,無法抑制電磁干擾傳導 | |
| 負載變化會影響輸出穩(wěn)定性 |
主電源輸入(如 12V)
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[開關電源] 輸出:5V(存在高頻噪聲)
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π 濾波器(L+C,可選)
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[LT3042 穩(wěn)壓器] → 輸出:3.3V(超低噪聲,穩(wěn)定)
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模擬電路 / ADC / PLL / RF我們的目標是抑制DCDC上面的干擾,需要LDO在PSRR這個參數(shù)上面非常的出眾。
對LT3042來說與傳統(tǒng) LDO 不同,當接近壓差時,其 PSRR 性能會下降至數(shù)十 dB,而 LT3042 即使在較低的輸入至輸出壓差下也能保持高 PSRR。
不同負載電流下的 PSRR高達 2MHz 的頻率下,輸入至輸出壓差僅為 1V 時仍能保持 70dB 的 PSRR;
高達 2MHz 的頻率下,輸入至輸出壓差僅為 600mV 時,PSRR 接近 60dB。
這種能力使 LT3042 能夠在低輸入至輸出壓差下對開關轉(zhuǎn)換器進行后級調(diào)節(jié),以實現(xiàn)高效率,同時其 PSRR 性能能夠滿足噪聲敏感型應用的要求。

LT3042 對運行頻率為 500kHz 的 LT8614 Silent Switcher? 穩(wěn)壓器進行后置穩(wěn)壓,并在開關穩(wěn)壓器輸入端配備一個 EMI 濾波器。LT3042 距離開關轉(zhuǎn)換器及其外部組件僅一到兩英寸,無需任何屏蔽即可在 500kHz 下實現(xiàn)近 80dB 的抑制。

然而,為了實現(xiàn)這一性能,如上圖a所示,除了開關電源輸出端的 22μF 電容外,無需在 LT3042 的輸入端放置任何額外的電容。
然而,如圖 b 所示,即使直接在 LT3042 的輸入端放置一個 4.7μF 的小電容,也會導致 PSRR 降低 10 倍以上。
LT8614(DCDC降壓)
頻率:500?kHz 開關
輸出電容:22?μF
LT3042(后置線性穩(wěn)壓器)
緊鄰 LT8614(1–2 inch 內(nèi))
無額外輸入電容(Vin 腳沒有 4.7μF 或更大)
結(jié)果:在 500?kHz 條件下,仍然實現(xiàn)了接近 80?dB 的 PSRR!
是不是很反直覺?印象中加了電容好像就紋波會改善一下。
| 圖 a | 無 Vin 附加電容 | |
| 圖 b |
這背后的關鍵是:高頻磁耦合路徑+輸入 AC 電流的“陷阱”效應
加電容 → 降低電壓紋波 → 更干凈?
是的,但這只成立于“紋波通過電壓路徑傳導”時有效。
LT3042 的 Vin 由于其高輸入阻抗 + 沒有 Vin 儲能電容:高頻紋波(500kHz)無法在其輸入形成閉合環(huán)路;高頻電流幾乎無法“灌入” LT3042;所以 LT3042 的內(nèi)部 PSRR 能工作得很好 。
電容成了 感應耦合電流的“著陸點”(磁場→感應電壓→容性耦合)
開關環(huán)路產(chǎn)生的高頻電流(幾 MHz 的 dv/dt)在走線中感應電壓 → 再通過 Vin 電容形成環(huán)路注入 LDO→ LT3042 看到輸入端有“真實的高頻電流擾動”→ PSRR 機制被擊穿,輸出出現(xiàn) >10 倍紋波惡化
電壓耦合 :輸入電壓紋波通過 VIN-VOUT 被 PSRR 阻斷
磁耦合 :高頻尖峰通過開關電流環(huán)路感應 → 電容或走線 → OUT
非線性導入: 不是從 Vin “壓過來”,是直接穿透繞過 PSRR 傳導
在追求 >70 dB PSRR + 緊湊板載空間的實際系統(tǒng)中,“電容不是越多越好”!
LT3042 的架構(gòu)讓它對電壓路徑抗性強,但對“磁感應注入路徑”是被動接受,布局和連接拓撲決定是否有效。
上面只是一顆電容的事情,其實還寫了關于Layout之間的事情。
在那些采用 LT3042 對開關轉(zhuǎn)換器的輸出進行后置穩(wěn)壓以在高頻條件下實現(xiàn)超高 PSRR 的應用中,必須謹慎地對待從開關轉(zhuǎn)換器至 LT3042 輸出的電磁耦合。
這類應用中你依賴 LT3042 在 MHz 級別仍維持 >70 dB PSRR,但高頻磁場耦合繞過 VIN-PSSR 路徑、耦合到 GND、OUT 或 SET 腳時,PSRR 不再有效!
所以你必須從源頭(開關電源部分)抑制輻射耦合路徑
特別地,不僅開關轉(zhuǎn)換器的“熱環(huán)路”(hot-loop)應盡可能地小,由開關電源 IC、輸出電感器和輸出電容器形成的“暖環(huán)路”(warm-loop)(AC 電流在高開關頻率下流動)也應該盡量地縮小……
開關器件(MOSFET)→ CIN → GND → MOSFET 的高頻尖峰環(huán)路
是 EMI 最強 的路徑,頻率通常為開關頻率 + 尖峰諧波(幾 MHz)
輸出電感 → COUT → 負載,這部分雖然電壓變化不大,但電流變化快;如果線圈/走線寬而散 → 會成為高頻磁場干擾源,磁耦合進入 LT3042 OUT/GND
你不只需要縮短 Hot-loop,還必須縮短“暖環(huán)路”面積,否則 EMI 會“穿越” PSSR 防線。

而且應對其進行屏蔽或?qū)⑵洳荚O在距離超低噪聲器件(比如:LT3042 及其負載)幾英寸的地方。
推薦物理空間隔離或金屬層屏蔽(如 GND Plane 上層包圍)
實際中,如果“暖環(huán)路”離 LT3042 的 OUT/SET 節(jié)點太近,會以感應方式耦合進入輸出
這種耦合路徑無法靠 PSSR 阻斷,因為它不是通過 VIN 來的,而是直接“注入”O(jiān)UT
雖然 LT3042 相對于“暖環(huán)路”的取向可為實現(xiàn)最小的磁耦合而優(yōu)化,但在現(xiàn)實中僅僅利用優(yōu)化的取向來實現(xiàn) 80 dB 抑制會十分困難,有可能需要進行 PC 板的多次迭代。
ADI 建議將 LT3042 的布局旋轉(zhuǎn)一定角度使其 OUT/GND 方向垂直于干擾源磁場方向(減少 dΦ/dt 交鏈面積)
但是:實際上板子上干擾源方向復雜;空間限制導致隔離困難;追求 >70 dB 抑制(尤其是 >1?MHz)時,靠取向優(yōu)化是不夠的
總結(jié)一下,就是讓DCDC不要影響其他器件: