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如何实现+-12V到+-5V超低纹波电压转换?

本人之前购买了TI的OPA2211A精密运算放大器,想利用它对双频激光器输出的激光进行拍频探测。OPA2211A的链接如下:

http://www.ti.com.cn/product/cn/opa2211a

当光强较强时,用OPA2211A所做的前置放大器输出信号很好。但当光强较弱时,例如光强为10uW时,此时光电二极管输出的电流约为4uA。因为OPA2211A的偏置电流和噪声都很低,感觉应当仍然能够探测到较好的拍频信号,但利用TEK示波器观测时却发现完全被噪声淹没了,只有FFT中能够看到有用信号的谱线。

之后我们寻找了一下原因,发现给OPA2211A供电的+-5V电源纹波峰峰值有30mV,而且FFT中的噪声谱线和电源噪声谱线基本一致。然后我们找了一个电源纹波峰峰值为10mV左右的+-5V电源,此时POA2211A输出信号信噪比果然上来了,能够看到基本的信号波形,但还是有很多噪声。因为我们没有更好的电源了,所以打算利用手里的设备重新做一个好一些的电源,所以想请教一下TI的各位专家和各位有经验的同志们。

我们手里现在有爱浦公司生产的功率为30W的AC-DC模块,链接里面最下面的那个:

http://www.aipu-elec.com/ch/ProductClass-96-1.html

它的输出电压为+-12V,输出电流为1.25A,纹波峰峰值为120mV。OPA2211A所需电压为+-5V,所以我们想通过电压转换将+-12V转换为+-5V,在转换的过程中最大限度的降低纹波。初步的想法是利用 TPS7A49 LDO 和 TPS7A30 LDO配合实现+-12V到+-5V电压的转换,希望能够把纹波降低到1mV以下。二者配合的链接如下:

http://www.ti.com.cn/analog/cn/docs/analogsplash.tsp?contentId=75583&DCMP=hpa_pwr_tps7a30&HQS=Other+OT+tps7a30-bbcn

但是和别人讨论时他们说12V到5V压降太大,不如利用二级甚至三级转换效果更好,例如利用7806先将12V转到6V,然后再转到5V。或是先将12V转到9V,然后转到6V,最后再得到5V。他们说每一级都能够一定程度上抑制噪声,三级下来就能够把噪声抑制的很小了。

本人不确定是利用一级转换效果好,还是利用二到三级转换效果好,毕竟电源纹波峰峰值有120mV,相比目标1mV相差100多倍,所以自己也没底。请教一个各位有经验的同志那种转换效果更好?如果方便的话,能否推荐一些转换电路或所用芯片,多谢各位!

Johnsin Tao:

回复 Johnsin Tao:

Hi

  对于高性能的运放供电,我是觉得noise比纹波更加重要,TPS7A49这类高性能的LDO是可以将noise做得非常小的,关于纹波,datasheet没有明确说明,但是如果采用多个ESR陶瓷电容并联在输出,纹波是可以达到非常小的,1mV应该可以做到。

Cunbao Lin:

回复 Johnsin Tao:

非常感谢您热心的帮助!

本人之前的确没有过多的考虑散热的问题,因为之前一直处理的小功率的电路,没有遇到严重的散热问题,所以也没有过多关注。现在需要处理30瓦左右功率的电路,散热问题可能就是个大问题了。另外除了利用TPS7A30 和TPS7A49配合降压外,我们后期计划使用TPS7A33和TPS7A47配合输出接近1A左右的电流,用来给更多的光电二极管和运放供电,如此一来,估计散热就是一个关键的因素了。对于我们这种12V转到5V的情况,如果电流是1A,即使压降为1伏,功耗也已经达到1瓦,热阻为55°C/W时温度就会升高55°C,如此一来电路结构和散热处理不是变得极其复杂?不知道这种情况下有什么方法既可以满足低噪声输出的要求,又能够很好的解决散热问题? 

Cunbao Lin:

回复 Johnsin Tao:

非常感谢,我会尝试您给的建议,再次谢谢您的热心帮助!

Johnsin Tao:

回复 Cunbao Lin:

Hi

  不客气。

hui Li3:

回复 Cunbao Lin:

加风扇 加散热片

lzlr:

首先这个DC-DC的会比较好吧?不如散热咋弄呢…

然后,并多个电容,ESR确实会小,Vripple=Iripple*(ESR+1/8*f*C),ESR确实占纹波里面的大头,

给运放供电纹波目标1mv?

这个,好低,好低,好低…

其实运放本身就有电源抑制比DC和AC PSRR,你的电源波动会被抑制的更低的啊…

所以目标设定1mv,是不是太哪个啦?

当然楼主要是做到了1mv,一定要建个贴,通知一下我们看看怎么做的呀?

然后附上测试报告数据呀…

谢谢啦

个人看法哈…

Cunbao Lin:

回复 hui Li3:

考虑到这点了,准备加几个散热片,哈哈

Cunbao Lin:

回复 lzlr:

哈哈,主要是要探测的是个微弱信号,所以想尽量降低噪声,提高信噪比。

如果最后实现了1mv的纹波抑制,到时候会贴个图让大家看看的,哈哈

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