PCB设计中LDO电源的纹波情况分析

上期文章讲完了开关电源和LDO电源效率的比较，显然是开关电源占了上风，它普遍维持在85%以上的效率而且加上之前说的输出电压可升可降的属性，看上去LDO电源已经不是它的对手。但是实际上并非如此，至少我们看到PCB设计中还是很多用到LDO电源的，说明它肯定有自身的优势。其中，它的一个优势很多网友也提到了，就是纹波小。本文就展开讲讲它们纹波的情况。

纹波小是我们通常的说法，其实衡量电源，尤其是LDO电源纹波有一个很正经的技术指标，叫做电源抑制比（PSRR），用输入电源变化量与转换器输出变化量的比值来表征，通常以分贝为单位，如下图：它描述的是在很宽的频域范围内的PSRR（如下文公式）需要满足对应芯片手册要求的参数，对应的PSRR的dB值越高，表明该电源的抗干扰能力越强。

PSRR=20*log（Vin_ripple/Vout_ripple）

我们继续以LM2941（LDO电源）和TPS5430（开关电源）进行纹波的仿真，为了简单说明问题，这里我们只分别输入一个时域上100K周期的电源噪声，峰峰值为1V的噪声，LM2941电路如下所示：

此时理想情况下5V的输出变成了以下的结果：这时输出电压的纹波为500uA。

根据上面的PSRR的公式我们可以计算出电源抑制比。

PSRR=20*log（1V/500uA）=66dB。

查阅该电源芯片的文档，得到该指标如下：在100K处的PSRR满足要求。

而我们的开关电源纹波情况又是如何呢？以TPS5430进行仿真，结果如下：

PSRR=20*log（1V/13mV）=37dB。可见两者的差距还是比较大的。开关电源的纹波状况的确比较恶劣。