什么是PSRR以及影响它的变量有哪些

低压差线性稳压器（LDO）最大的优点之一是它们能够衰减开关模式电源产生的电压纹波。这对锁相环（PLL）和时钟等信号调节器件在内的数据转换器尤为重要，因为噪声电源电压会影响性能。我的同事Xavier Ramus在博客中介绍了噪音对信号调节设备的不利影响：减少高速信号链电源问题。然而，电源抑制比（PSRR）仍然通常被误认为单一的静态值。在这篇文章中，我将尝试说明什么是PSRR以及影响它的变量有哪些。

什么是PSRR？

PSRR是许多LDO数据手册中的公共技术要求。它规定了某个频率的AC元件从输入到LDO输出的衰减程度。公式1表示PSRR为：

(1)

该等式告诉您衰减越高，每分贝的PSRR值越高。（应该指出的是，一些供应商会使用负号来表示衰减。大多数供应商，包括德州仪器都不这样用。）

在数据手册的电气特性表中找到频率为120Hz或1kHz的PSRR并不罕见。但是，单独使用此规范可能对确定指定LDO是否符合您的过滤要求没有多大帮助。让我们来看看为什么这么说。

确定您的应用程序的PSRR

图1展示了一个从12V电源轨调节4.3V的DC / DC转换器，。其次是TPS717，一款高PSRR LDO，用于调节3.3V电源轨。在4.3V电源轨上，开关产生的纹波达到±50mV。LDO的PSRR将决定 TPS717输出端的纹波量。

图1：使用LDO来过滤开关噪声

为了确定衰减程度，您必须首先知道波纹在哪个频率出现。假设这个例子频率为1MHz，因为它正好处于常用开关频率范围的中间。您可以看到，指定为120Hz或1kHz的PSRR值无助于此分析。相反，您必须参考图2中的PSRR图。

图2：VIN - VOUT = 1V时，TPS717的PSRR曲线

 

在下列条件下，1MHz时的PSRR指定为45dB：

IOUT = 150mA

VIN – VOUT = 1V

COUT = 1μF

假设这些条件符合你自己的条件。在这种情况下，45dB相当于178的衰减系数。您可以预定输入端的±50mV纹波在输出端被压缩至±281μV。

改变条件

但假设您改变了条件，并决定将VIN - VOUT delta降至250mV，以便更有效地进行调节。然后您需要查看图3中的曲线。

图3：VIN - VOUT = 0.25V时，TPS717的PSRR曲线

 

您可以看到，在所有其他条件保持不变的情况下，1MHz时的PSRR降至23dB，或者说衰减系数为14。这是由于CMOS通道元件进入三极管（或线性）区域; 也就是说，随着VIN - VOUT三角接近压差电压，PSRR开始下降。（请记住，压差电压是关于输出电流以及其他因素的函数。因此，较低的输出电流会降低压差并有助于提高PSRR。）

改变输出电容也会有影响，如图4所示。

图4：VIN - VOUT = 0.25V，COUT =10μF时，TPS717的PSRR曲线

 

将输出电容从1μF增加到10μF，尽管VIN-VOUT增量保持在250mV，1MHz时的PSRR增加到了42dB。曲线中的高频峰已经向左移动。这是由于输出电容器的阻抗特性导致的。通过适当调整输出电容的大小，您可以调整或增加衰减，使之与特定的开关噪声频率一致。

转动所有旋钮

只需调整VIN - VOUT和输出电容，就可以改善特定应用的PSRR。但这绝不是影响PSRR的唯一变量。表1展示了各种影响因素。

 

参数	PSRR
低频 (<1kHz)	中频 (1kHz – 100kHz)	高频 (>100kHz)
VIN – VOUT	+++	+++	++
输出电容器（COUT）	没有效果	+	+++
降噪电容器（CNR）	+++	+	没有效果
前馈电容（CFF）	++	+++	+
PCB布局	+	+	+++

 

表1：影响PSRR的变量

我将在未来的帖子中讨论其他影响因素。但现在，我希望您更熟悉可供给您使用的各种工具，可以帮助您设计出有效的LDO滤波器。有关LDO PSRR的更多信息，请阅读应用报告，简化LDO PSRR测量。

审核编辑：何安