Thomas Mosteller and Christopher Jarboe

專業(yè)電容式麥克風(fēng)需要 48 V 電源為內(nèi)部電容式傳感器充電，并為高阻抗傳感器輸出的內(nèi)部緩沖器供電。該電源是低電流，通常只有幾mA，但它必須是非常低的噪聲，因?yàn)辂溈孙L(fēng)的輸出電平非常低，并且緩沖器沒有很好的電源紋波抑制。此外，幻象電源不得將EMI注入相鄰的低電平電路，這在緊密封裝的產(chǎn)品中始終是一個(gè)挑戰(zhàn)。

LT8362升壓轉(zhuǎn)換器采用60 V、2 A開關(guān)，能夠以高達(dá)2 MHz的頻率運(yùn)行，全部采用小至3 mm×3 mm的封裝，可提供高性能電源。此處介紹的電路基于標(biāo)準(zhǔn)LT8362演示板DC2628A，其原理圖如圖1所示。

圖1.用于構(gòu)建幻象電源的演示電路DC2628的原理圖。

演示板上的輸入EMI濾波器在開關(guān)電感的幫助下很好地處理了高頻噪聲，開關(guān)電感與輸入串聯(lián)。輸出情況不佳。輸出EMI濾波器可有效抑制MHz區(qū)域的噪聲，但對音頻范圍內(nèi)的噪聲影響不大。這種噪聲主要是由于反饋環(huán)路中的30×增益放大了LT8362的基準(zhǔn)噪聲。

解決這種噪聲的一種方法是在輸出端增加電容。如果有足夠的電容，這將起作用，但在48 V輸出下，63 V的最低實(shí)際電容工作電壓意味著所需的電容既大又昂貴。第二種方法是將LT8362輸出增加一兩伏，并在輸出端增加一個(gè)LDO穩(wěn)壓器。這需要高壓LDO穩(wěn)壓器，其成本通常高于低壓穩(wěn)壓器。此外，雖然這些穩(wěn)壓器可在較低輸出電壓下具有低噪聲，但使用基準(zhǔn)電壓的器件也會(huì)遇到與LT8362相同的基準(zhǔn)噪聲倍增問題。

第三種方法是利用麥克風(fēng)輸出的靈敏度不高度依賴于電源電壓的事實(shí)，因此幻象電源不需要完美的調(diào)節(jié)。這意味著我們可以將一些電阻與輸出上限串聯(lián)起來，以提高其有效性;然而，這只能部分減輕高壓電容的尺寸。

更好的方法是使輸出電容看起來比實(shí)際更大。這可以通過一種稱為電容倍增的老式技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。這個(gè)簡單的電路可以在圖2的灰色陰影區(qū)域看到。

圖2.電路與圖1相同，但在輸出端具有電容倍增器（灰色），以抑制開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生的音頻噪聲。

這里，100 μF電容控制基極電流上的紋波，因此其對集電極電流的影響被NPN晶體管的β放大。效果是戲劇性的。圖3a顯示了LT8362電路在C4（濾波器之前）的輸出，負(fù)載為1 kΩ（50 mA）。

圖3.過濾前后。（a） 升壓穩(wěn)壓器的輸出在C0（濾波器前）測量時(shí)呈現(xiàn)約2.4%的噪聲成分。（b） 后置濾波器輸出包含大幅改善的 0.002% 噪聲成分。

噪聲約為80 mV p-p，表示約0.2%的噪聲成分。雖然這對于非關(guān)鍵應(yīng)用來說可能已經(jīng)足夠了，但濾波器后的輸出在大約1 mV p-p時(shí)要好得多，如圖3b所示。這表示大約 0.002% 或 20 ppm 的噪聲含量，即使是最苛刻的應(yīng)用也足夠了。圖 4 顯示了臺(tái)式設(shè)置。

圖4.使用演示電路DC2628的清潔幻象電源的臺(tái)式設(shè)置。

晶體管 SBCP56-16T1G 被選用于低電流下的高 VCBEO （80 V） 和高 β。高β值使電容倍增器具有高表在電容，并且隨著輸出電流的變化而相對恒定的下降。輸出電壓從2 kΩ負(fù)載時(shí)的47.8 V降至500 Ω負(fù)載時(shí)的47.5 V，足以滿足麥克風(fēng)應(yīng)用的需求。在未測試噪聲和調(diào)節(jié)的情況下，請勿更換另一個(gè)晶體管。

測試在16 V輸入下運(yùn)行，但在12 V至24 V下性能相似在.某些應(yīng)用可能需要從5 V升壓，這可以通過將LT8362的開關(guān)頻率從2 MHz降低到1 MHz來實(shí)現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)75 ns的最小關(guān)斷時(shí)間。這還需要將L1增加到約10 μH至15 μH，并在大容量輸出上限C4上加倍以保持相同的性能。

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