全国产极低噪声双电源供电系统

双电源供电系统

前言

  主要用到了圣邦德正电压SGM2211和负电压SGM2209，然后再搭配负压电荷泵SGM3204和SGM3209来给运算放大器双电源供电。为了实现高精度的AD和DA，我们需要噪声非常低的LDO。例如德州仪器就用TPS7A47XX作为一个正电压得LDO和TPS7A3300作为负电压得LDO。
  TPS7A470X它的数据如下：

1. 输入电压范围是+3V-+36V
2. 输出电压噪声为4uV
3. 输出电流：1A

  TPS7A49X它的数据如下：

1. 输入电压范围是+3V-+36V
2. 输出电压噪声为15.4uV
3. 输出电流：1A

  TPS7A30X它的数据如下：

1. 输入电压范围是-3V到-35V
2. 输出电压噪声为14uV

  TPS7A33X它的数据如下：

1. 输入电压范围是-3V到-36V
2. 输出电压噪声为16uV

输出噪声非常低得LDO在实际应用中非常广泛：压控振荡器、频率合成器、测试和测量、仪器仪表、医疗和音频、RX，TX
电路使用示意图如下：

图1 TI双电源供电简单电路图例子

  虽然TI得这些噪声极低得LDO芯片性能都很优良，但是都贵，这里就要介绍我们国产的芯片了。例如：SGM2209，他的输入电压范围是-2.7到-24V，他的噪声输出电压最低是12uV。而SGM2211他的输入电压范围是2.7-20V ，他的噪声最低是9.3uV。而他们性能不弱与TI的东西但是却比TI便宜。

实际例子

方案一

  假如我们用TPYEC接口作为它的供电， 10脚和4脚通过一个4.7K的电阻下拉到GND，11脚输出5V，然后接一个肖特基二极管，作用是防止用电设备的电流倒灌烧接口。假设肖特基二极管的管压降是0.4V，那么VCC部分输出就是4.6V，那么这个4.6V可以直接接SGM2211变成2.5V，同时再用一个SGM3204将这个4.6V变成-4.6V，再接一个SGM2209得到一个-2.5V。这样我就得到了正负2.5V，然后就可以给运算放大器双电源供电。示意图如下：

图2 TYPE-C供电方案示意图

方案二

  假如我需要正负4V供电，其实和上一种方案差不多，输出接一个SGM2211变成4V，同时接一个SGM3204变成-4.6V，然后接一个SGM2209变成一个-4V。
  如果我要用±12V呢，就需要先接一个MT3608，将他升到12.5V，再接一个SGM2211将他降到12V，这个12.5V还可以接一个SGM3209，将其变成负的12.5V，再接一个SGM2209，将他变成-12V。这样子就可以得到需要的供电电压。如果需要±15V也是一样的方案。

PCB设计

SGM2209

  简单介绍下他的数据手册：
SGM2209：一个负压的LDO，它的输入是-2.7V到-24V，它的输出电压最高是-1.2V（-Vin+VDROP）也就是输入加上它的压差。它的输出电流最大可到500mA，它的待机电流也特别小。它的Ignd是1.2mA，先说下输入电流＝输出电流＋这个Ignd，Ignd小，输出电流差不多就是输入电流，线性电源的效率一般是输出电压除以输入电压。它的压差是-345mV，这个压差和输出电流有关。它的输出噪声也很低，这里的输出噪声要根据输出电压来分类。数据手册的基本规格示意图如下：

图3 SGM209数据手册规格示意图

SGM2209有固定输出电压的方案和输出可调电压的方案。
  我们一般去网上买它的器件都是类似于这样子的：

图4 SGM2209器件封装示意图

我们在设计他的PCB时需要注意它的EN引脚的处理问题，数据手册上说比GND高或者低2V时，就让LDO工作，如果直接把EN引脚接地的话，她就不工作，或者也可以把EN引脚和VIN引脚直接相连，那么他就是上电自启动状态。因此我们设计原理图时可以把VIN和EN引脚接在一起，然后再GND和VIN之间用一个2.2uF的电容，接着可以把GND延申过VOUT那边，这两者之间用2.2uF的电容相接，Vout还需要接两个电阻，通过两个电阻的分压来设置输出电压的大小。

SGM221

SGM2211：它的输入电压范围是2.7V到20V，它的输出电压最小是1.2V，最大是VIN减去压降，它的输出电压噪声也特别低。他的输出电流是500mA，如果输出电压是5V，输出电流是500mA，它的压差就是360mV。同样的压差越小，他的效率就越高。SGM2211也分忧固定输出和可调输出两种方案。SGM2211的EN引脚和2209的方案是差不多的。他的原理图PCB设计也跟2209差不多。示意图如下：

图5 SGM2211典型原理示意图

但是这个数据手册上的示意图好像有点问题，假如他的芯片类型是可调模式的，假如参考电压是1.2V，那么输出电压就是2.4V，如果要输出10V的话，这里的电阻阻值肯定是错的。