線性穩(wěn)壓器是電力電子領(lǐng)域的基礎(chǔ)元器件，作用是將較高的輸入電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的低壓輸出。這類電壓轉(zhuǎn)換器的工作模式類似動(dòng)態(tài)電阻，可根據(jù)電路的工作電流實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)自身阻值，確保輸出電壓始終保持恒定。

如今市場(chǎng)上的開關(guān)模式電源轉(zhuǎn)換器易用性高、能效表現(xiàn)優(yōu)異，線性穩(wěn)壓器的應(yīng)用場(chǎng)景雖因此有所減少，但在一個(gè)領(lǐng)域，線性穩(wěn)壓器仍占據(jù)著不可替代的地位：對(duì)開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出電壓進(jìn)行濾波處理。

圖1所示的開關(guān)電源（SMPS）由于其開關(guān)特性產(chǎn)生輸出波紋。線性穩(wěn)壓器通常具有良好的電源抑制比（PSRR），這表明其在廣泛頻率范圍內(nèi)降低噪聲的能力。

1. 線性穩(wěn)壓器用于濾波開關(guān)穩(wěn)壓的典型應(yīng)用。

對(duì)超低噪聲線性穩(wěn)壓器的需求

但對(duì)于對(duì)噪聲敏感的應(yīng)用場(chǎng)景，標(biāo)準(zhǔn)線性穩(wěn)壓器的性能仍無法滿足需求。這類場(chǎng)景中，超低噪聲線性穩(wěn)壓器能在能效與性能之間實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)平衡 —— 除了擁有高電源抑制比，這類穩(wěn)壓器自身產(chǎn)生的噪聲極低，在 1 赫茲至 100 千赫茲的低頻段表現(xiàn)尤為突出。

超低噪聲電源的典型應(yīng)用場(chǎng)景，涵蓋各類高低帶寬的精密模擬電路，如鎖相環(huán)、壓控振蕩器、混頻器、低噪聲放大器、功率放大器，同時(shí)也適用于高精度儀器儀表類應(yīng)用。

部分此類應(yīng)用中，若能檢測(cè)電源的工作狀態(tài)，將為電路運(yùn)行帶來極大助力。系統(tǒng)可通過獲取線性穩(wěn)壓器的輸入電壓、輸出電壓、負(fù)載電流、工作溫度等數(shù)據(jù)，確認(rèn)電路是否處于正常工作狀態(tài)。

與數(shù)字低壓差線性穩(wěn)壓器的通信交互

數(shù)字低壓差線性穩(wěn)壓器應(yīng)運(yùn)而生。這類穩(wěn)壓器的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)超低噪聲低壓差線性穩(wěn)壓器一致，核心新增了PMBus 數(shù)字接口，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信并對(duì)電源的工作狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)。圖2展示了與圖1類似的系統(tǒng)，核心差異在于采用了 LT3074 這款數(shù)字低壓差線性穩(wěn)壓器。

2. 實(shí)現(xiàn)數(shù)字線性穩(wěn)壓器以應(yīng)用于超低噪聲應(yīng)用。

數(shù)字低壓差線性穩(wěn)壓器是電力電子領(lǐng)域的全新產(chǎn)品品類。此前，工程師需將 LTC2972 這類數(shù)字接口器件，與 LT3041 這類超低噪聲線性穩(wěn)壓器搭配使用，這種方案的弊端是會(huì)增大整體方案的體積，同時(shí)讓電路設(shè)計(jì)更為復(fù)雜。

而 LT3074 這類新型數(shù)字低壓差線性穩(wěn)壓器，實(shí)現(xiàn)了所有功能的單芯片集成。這款線性穩(wěn)壓器搭載數(shù)字接口，可通過該接口設(shè)置限流值、輸出電壓等參數(shù)，同時(shí)也能通過接口實(shí)現(xiàn)遙測(cè)功能，獲取電源的各項(xiàng)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，微控制器與該數(shù)字穩(wěn)壓器進(jìn)行通信交互。研發(fā)調(diào)試階段，可借助 LTpowerPlay 這款免費(fèi)軟件進(jìn)行評(píng)估，該軟件可從亞德諾半導(dǎo)體官網(wǎng)下載，是一款圖形化用戶界面工具，能通過 USB 轉(zhuǎn) PMBus 接口與數(shù)字低壓差線性穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)通信（見圖3）。

3. LTpowerPlay 軟件可用于與數(shù)字 LDO 通信。

多年來，工程師始終難以將數(shù)字接口與超低噪聲低壓差線性穩(wěn)壓器集成在一起，核心難點(diǎn)在于二者存在本質(zhì)的兼容性問題：帶時(shí)鐘的數(shù)字電路本身就是典型的噪聲源，而這正是超低噪聲模擬電路需要極力規(guī)避的。要將二者集成在單顆芯片上且不損失性能，技術(shù)難度極高。而 LT3074 做到了這一點(diǎn)，該器件在 10 赫茲至 100 千赫茲頻段的均方根噪聲僅為 1.2 微伏。

這一技術(shù)突破成為線性穩(wěn)壓器領(lǐng)域的重大創(chuàng)新，推動(dòng)了首款真正意義上的數(shù)字低壓差線性穩(wěn)壓器落地。這類器件將為射頻、儀器儀表、醫(yī)療等領(lǐng)域的高端系統(tǒng)研發(fā)賦能：集成的遙測(cè)功能讓系統(tǒng)運(yùn)行更穩(wěn)定，參數(shù)可調(diào)的特性讓系統(tǒng)功能更豐富，高度的集成化設(shè)計(jì)則大幅縮小了方案體積。