（LDO）调节器是对噪声敏感设备的可靠工具。除了提供直接电源导轨外，LDO监管机构还将其他功率来源进行了验证。切换转换器发出的噪声渗透到许多设计中，并且通常需要下游的LDO调节器来消除它。 LDO调节器的功率耗散虽然有效，可能会对系统的效率产生负面影响。的电压输入到输出控制（VIOC）PIN可降低功率耗散，并通过单个连接提高效率。 VIOC引入了对开关转换器的自动控制，以提供系统的效率。
人们依靠日常生活许多领域的电子设备。这些设备提供的医疗诊断，终产品的质量控制，对水和空气中化学浓度的准确测量等等。测试设备和仪器中内置的硬件由对噪声敏感的设备组成，并且需要在设计和测试中进行复杂的计划，以减少噪声。降低系统噪声的关键区域是电源轨道。供应导轨必须具有传递噪音和涟漪的电压，以在噪声敏感的应用中提供性能。相反，向信号链提供嘈杂的电源导轨会导致系统性能差。 LDO调节器是一种提供低噪声功率的设备。
LDO调节器可靠地向下往下，并通过简单的电阻分隔器设置或单个电阻器设置来调节直流电压。 LDO调节器具有干净的低噪声输出，但与另一个电压调节设备，即开关模式电源（SMP）相比，效率较低的缺点。现代SMP设备的效率超过90％。但是，由于电流在其电感器上的快速切换而产生类似于三角形波形的电流，因此切换转换器会产生嘈杂的输出。电感器的电压与电流的差分电流成正比。当前波形的一个示例如图1所示。
图1。 降压转换器的输出电流。图像由Bodo的Power Systems [PDF]提供开关转换器还以其开关频率和更高的谐波产生电压刺激。这可以在任何开关转换器的光谱噪声含量中显示。电压噪声的图像如图2所示。
图2。 开关转换器的电压噪声。图像由Bodo的Power Systems [PDF]提供过滤开关转换器的输出可减少噪声。但是，需要大量电容器引入寄生效应，例如等效串联电阻（ESR）。 ESR增加了电源的功率耗散，并可能导致效率降低。除了切换噪声波纹外，切换转换器还容易受到宽带噪声，高频尖峰和振铃的影响。
将开关转换器与后二级LDO调节器相结合可缓解噪声。开关转换器下游的LDO调节器将开关转换器的效率与LDO调节器的固有电源排斥比（PSRR）结合在一起，以清洁嘈杂的输出。但是，根据LDO调节器的电压下降，这种实现仍然遭受效率低下。
模拟设备的独特VIOC技术通过降低下游LDO调节器的电压下降来解决低噪声和效率的竞争要求。 VIOC是一个主动控制系统，可提供LDO调节器的反馈，以调节开关转换器的输出电压。具有VIOC的LDO调节器会自动优化开关转换器的输出电压。本文将讨论VIOC功能的技术细节，提供提高效率的实验证据，并考虑可将VIOC用于可变下游功率导轨的其他方式。
图3。 在后期的LDO调节器的框图。图像由Bodo的Power Systems 提供在图3中，开关转换器向下沿输入电压往下走，以为LDO调节器提供功率。如图4所示，该输出通常包含涟漪。
图4。 开关转换器输出电压。图像由Bodo的Power Systems [PDF]提供LDO调节器向下逐步下降，并调节开关转换器的输出电压到其编程的输出电压，从而产生一个干净的电压信号，这是信号链的理想选择。确定LDO调节器如何减少噪声的测量值是PSRR。可以使用PSRR = | 20 log（?vinput）/（?VOUTPUT）|;该测量是在通常在10 Hz至1 MHz范围内的广泛频谱上进行的。具有高PSRR的LDO调节器，例如1 MHz的80 dB，为切换噪声提供了的衰减，使其成为清洁扭曲输出电压的理想设备。 LDO调节器的输出导轨的示例如图5所示。
图5。LDO 调节器输出电压。图像由Bodo的Power Systems [PDF]提供尽管经过调节后的LDO调节器有效地清洁了嘈杂的功率导轨，但解决方案效率低下。在图3中的系统中，开关转换器的效率为90％，而LDO调节器的效率为66％，总体效率约为59％。
对于没有VIOC的调节后的LDO调节器的设计挑战后期LDO调节器的挑战是设计具有效率的系统。图3中的低效率表明，在LDO调节器上发生了明显的功率耗散，这是大型输入输出差分电压和负载电流的结果。等式1显示了如何计算LDO调节器跨LDO调节器的功率耗散。
\ [p_ {diss} =（v_ {in（ldo）} - v_ {out（ldo）}）\ times i_ {load} \，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，（1）\，（1）\]
使用ADI的超低噪声LDO调节器与VIOC进行配对，并将其与开关转换器配对，从而提高了系统效率。 VIOC引脚会影响开关转换器，以将其输出电压调节至水平，从而通过降低其跨它的电压下降来提高LDO调节器的效率。
VIOC操作
图6证明了LDO调节器与VIOC LT3041与上游开关转换器的连接。 VIOC与开关转换器的反馈（FB）引脚之间的连接确保了LDO调节器上的电压差设置为开关转换器的调节FB PIN电压。通过选择低FB电压（通常小于1 V）的开关转换器，可以将LDO调节器上的电压差化以提高整体效率。在一个示例中，使用LT8648S作为具有600 mV FB引脚的上游转换器，LDO调节器将保持恒定的600 mV滴度。通过这种连接，VIOC引脚将影响开关转换器的输出，以产生满足等式2的输入电压信号。
\ [v_ {out（switcher）} = v_ {in（ldo）} = v_ {out（ldo）}+v_ {vioc} \，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，\，（2）\，（2）\，（2）\，通过在LDO调节器上设置电压差，VIOC降低了开关转换器的输出电压，并使LT3041成为可靠的节能工具。
图6。 典型的应用电路。图像由Bodo的Power Systems 提供VIOC的好处
图7显示了用于实验证明VIOC的影响的中断LDO调节剂解决方案。 LT3041的评估套件位于ADI无声切换器评估套件的下游2技术，LT8648。开关转换器具有约600 mV的调节FB引脚值，从而确保在连接FB引脚和VIOC引脚时，LDO调节器上有?600 mV的差异。 LT8648S评估套件可产生5 V输出电压，LT3041评估套件输出3.3V。以下部分比较了无VIOC和VIOC的该系统的性能。对于每个实验，电源的12 V DC为LT8648S提供动力。实验的结果如表1和表2所示。
评估板连接。图像由Bodo的Power Systems 提供在个实验中，随着VIOC引脚未连接，开关转换器可调节接近5 V，以供电LDO调节器。如图3所示，表1中显示的LDO调节器的效率为?67％，因为LDO调节器的主要函数是将开关转换器的输出进行后。虽然该解决方案产生了干净的电源导轨，但效率低下。如前所述，效率低下是由LDO调节器引起的，由于电压差异导致大量功率。
在第二个实验中，LT8648和LT3041之间的VIOC连接导致开关电源调节其输出电压到V OUT（LDO） +V VIOC。当VIOC引脚连接到反馈引脚时，V VIOC = V fb = 600 mV。由于LT3041的V分为3.3 V，因此LDO调节器的输入电压为?3.9 V.表2显示了LDO调节器的输入电压。
具有VIOC的LT3041成功降低了LDO调节器的电压差，以提高效率。 VIOC引脚没有从切换器传递5 V信号，而是迫使开关转换器产生?3.9V。通过VIOC连接，LDO调节器降低了?600 mV，而另一个实验的电压差为1.7 V。与先前的实验相比，LDO调节剂的输入电压降低导致约84％的效率约为84％，效率提高了17％，效率提高了17％和2.7倍较低的功率耗散。即使两个系统都输出相同的功率，两个系统的功率耗散差异也发生了巨大差异。对于任何给定的负载，具有VIOC的LDO调节器将胜过没有VIOC的LDO调节器。使用VIOC，该系统能够为LDO调节器提供理想的电压。
VIOC和开关转换器的反馈引脚之间的连接不能保证VIOC的节能好处。 VIOC可以降低开关转换器的输出电压，但无法增加。在不等式之后，VOUT（切换器）> V OUT（LDO） + V VIOC确保VIOC可以节省电源。如果以前提到的不等式受到侵犯，则LT3041仍会调节其输出电压，但不会优化切换器的输出电压。
以下实验是系统推动其边界以确保节能的示例。在此测试中，LDO调节器的输出电压已更改以产生名义4.32 V输出。从表3中，V OUT（LDO） + V VIOC尚未超过开关转换器的5 V输出电压，这允许VIOC优化为节省功率。请注意，开关调节器正在提供满足v在（ldo） = v out（ldO） + v vioc中的输入电压。此外，LDO调节器与VIOC保持约600 mV的降低。没有VIOC，LDO调节器将通过?5 V的输入电压。相反，表4显示了无VIOC的系统和5 V开关转换器输出。请注意，LDO调节器的输入电压比表3中的输入电压接近5V。尽管使用VIOC的LDO调节器的效率较小，但表3和4中的数据表明，即使是少量，VIOC将减少功率耗电降低。
一些具有可变负载电压的应用会导致V out_ldo + v VIOC增加了开关调节器的管制输出电压。考虑使用5 V调节输出的LT8648S调节器，FB电压为600 mV，但与LT3041配对，现在输出5V。当与VIOC一起使用时，零件的组合会导致LDO调节器输入voltage voltage voltage vioc in （ldo） = v vioce（ldo） + v vioc。该值比开关调节器的5 V输出大得多。此方案禁用LDO调节器的功率节省。
可变负载的动力节省
在带有可变载荷的情况下，VIOC可以用三个电阻编程，如图8所示。此设置可以通过设置电阻器R1，R2和R3来编程输入输出差异。要适当地大小这三个电阻，请参阅LT3041数据表。尽管此方法在节省电源方面的有效性不如将VIOC直接连接到开关转换器的反馈引脚，但它仍然可以可靠地对具有可变负载的应用程序可靠。通过将电压差为设定的电压编程，尽管输出电压可变，用户将能够利用LDO调节器的恒定电压下降。图8是带有和不带有电阻的可变负载方案的示例。
图8。 可变负载电路配置。图像由Bodo的Power Systems 提供考虑图9中的框图，该图9是一个LDO调节器，该调节器在没有VIOC的情况下将开关转换器进行后。开关转换器可产生6.5 V输出，LDO调节器产生5 V输出。
图9。 无VIOC的5 V LDO调节器输出。图像由Bodo的Power Systems [PDF]提供该系统导致LDO调节器的电压下降为1.5 V和1.5 W功率损耗。由于负载是可变的，因此LDO调节器的输出电压发生变化。在此示例中，如图10所示，LDO调节器的输出电压降为3.3 V。
图10。 无VIOC的3.3 V输出。图像由Bodo的Power Systems [PDF]提供新的3.3 V负载导致LDO调节器的3.2 V下降，功率下降3.2 W，LDO调节效率从79.9％降低到50.8％。
相比之下，设置图8中所示的电阻器消除了在可变负载下的功率耗散和效率的波动。考虑图10中的先前情况，但是LDO调节器使用VIOC，三个电阻器将电压差设置为1.5V。开关转换器将输出V OUT（切换器） = V差异（LDO） + V OUT（LDO）。当变量负载导致输出电压从5 V降至3.3 V时，开关转换器输出电压降至4.8 V，而不是其编程的6.5 V输出，如图11所示。
图11。 带有VIOC的3.3 V输出。图像由Bodo的Power Systems 提供三个电阻程序的电压差，并在LDO调节器上设置了恒定的1.5 V下降。 LDO调节器而不是3.2 W的功率损失，而是为1 A负载损失了1.5 W的功率。使用VIOC和三个电阻，当负载电压降至3.3 V时，LDO调节器可节省两倍以上的功率。3.3 V负载的连接导致效率为68.8％，而先前的情况导致同一负载的效率为50.8％。尽管这两个系统提供相同数量的功率，但具有VIOC的LDO调节器可以更有效地提供功率。
