전원 공급 장치 제거비
전원 공급 장치 제거비(PSRR)는 전원 공급 장치의 출력이 DC 입력 전압의 변동을 얼마나 잘 제거할 수 있는지를 측정합니다. PSRR은 연산 증폭기와 전압 조정기(저드롭아웃(LDO) 및 스위칭 조정기)의 중요한 성능 지표로, 입력에 약간의 외란이 발생하더라도 출력 전압이 안정적이고 깨끗하게 유지되도록 보장합니다. PSRR은 DC 입력 신호에 의도적으로 저진폭 AC 신호(리플)를 주입하고 테스트 대상 장치(DUT)의 입력 및 출력에서 리플의 전력을 측정하여 측정합니다. 다음 방정식은 PSRR과 측정된 입력 및 출력 리플 신호 간의 관계를 보여줍니다.
\(PSRR = 20 \times log\frac{V_{in}}{V_{out}}\)
Moku 주파수 응답 분석기는 다양한 주파수 범위에서 스윕된 사인파를 출력하고 입력의 진폭과 위상을 동시에 측정합니다. 주파수 응답 분석기를 사용하면 입력 신호의 크기와 위상을 자체적으로, 출력 신호 또는 다른 입력 신호에 대해 상대적으로 확인할 수 있습니다. 이 애플리케이션 노트에서는 주파수 응답 분석기를 사용하여 전압 레귤레이터의 DC 입력에 사인파 외란을 출력하고, 출력에 대한 레귤레이터 입력 전압의 전달 함수를 측정합니다.
레귤레이터 보드의 입력 전압 범위는 7~10VDC입니다. 라인 인젝터의 전압 강하를 수용하기 위해 DC 전원 공급 장치를 11VDC 출력으로 설정하여 레귤레이터 입력에 8.5VDC가 공급되도록 했습니다.
주파수 응답 분석기(FRA)는 출력 100에서 라인 인젝터로 2 mVpp 정현파를 출력했습니다. 출력 신호 주파수는 100Hz에서 20MHz까지 스위핑되었습니다. 교란 신호의 주파수를 스위핑하면 레귤레이터가 다양한 주파수에서 입력 리플을 얼마나 잘 제거하는지 확인할 수 있습니다. 레귤레이터 입력과 출력은 각각 입력 2와 입력 1에 연결되었습니다. 이 구성을 사용하면 "In ÷ In1" 측정 설정을 사용하여 데시벨(dB) 단위의 Vin/Vout 전달 함수를 직접 측정할 수 있습니다. 주파수 응답 분석기 설정 및 인터페이스 이미지는 아래 그림 3에 나와 있습니다.
결과
수집된 데이터는 주파수 응답 분석기(Frequency Response Analyzer)에서 matfile 형식으로 내보냈습니다. 그림 4와 5는 MATLAB에서 플롯된 레귤레이터의 PSRR 곡선 결과를 보여줍니다. 평가 보드에는 사용자가 두 개의 출력 커패시터 사용을 활성화 또는 비활성화할 수 있는 세 개의 온보드 스위치와 25mA 부하 전류를 추가하는 부하 저항이 있습니다. 출력 커패시터는 그림 4 플롯에서 볼 수 있듯이 고주파에서 PSRR을 향상시킬 것으로 예상됩니다. 세 곡선 모두 저항을 켠 상태에서 측정했습니다. 저주파 영역에서 발생하는 노이즈를 제거하기 위해 그림 5는 주파수 응답 분석기 설정에서 구현된 100ms 평균화로 동일한 PSRR 측정 결과를 보여줍니다.
PSRR 플롯은 약 80dB에서 비교적 평탄한 대역을 나타내다가 2kHz 부근에서 감소합니다. 2kHz를 초과하면 레귤레이터 제어 루프가 고주파를 따라잡지 못할 때 예상대로 주파수가 높아질수록 레귤레이터 성능이 감소하는 것을 확인할 수 있습니다. 출력에 커패시터를 추가하면 고주파 노이즈에 대한 저임피던스 경로 역할을 합니다. 이는 고주파 노이즈가 부하에 도달하기 전에 저역 통과 필터를 생성하는 것과 같습니다. 그림 4와 5에서 볼 수 있듯이, 커패시터를 추가할 때마다 고주파에서 PSRR이 더욱 향상되었습니다.
제품 개요
이 애플리케이션 노트에서는 Moku:Pro 주파수 응답 분석기를 사용하여 Picotest VRTS 보드에서 전압 레귤레이터의 PSRR을 측정했습니다. 라인 인젝터를 사용하여 레귤레이터의 DC 입력 전압에 외란을 주입했고, 주파수 응답 분석기는 출력 리플에 대한 입력 리플의 전달 함수를 성공적으로 측정했습니다. 또한 출력 커패시터가 고주파 리플 제거에 미치는 영향을 설명했습니다.
