Selección de inductor para obtener una línea de alimentación analógica silenciosa

Los inductores están diseñados comercialmente y se suministran en tres tipos principales:

1. Inductores de RF , destinados a ser utilizados en circuitos sintonizados, como parte de un bloque de filtro, oscilador o modulador / demodulador.
   • Las especificaciones clave para estos son frecuencia de resonancia propia y Q (o capacitancia parásita / capacitancia paralela equivalente) .
2. Inductores de "almacenamiento de energía" , conocidos comercialmente como "inductores de potencia". Comúnmente se encuentra y se utiliza en fuentes de alimentación de modo conmutado (SMPS). Puede encontrar estos inductores en versiones no blindadas (más baratas) y blindadas.
   • Las especificaciones clave para los inductores de potencia son la corriente de saturación, la frecuencia de resonancia propia y los detalles de construcción (totalmente blindados, parcialmente blindados, no blindados) . Este último parámetro establece un límite superior duro en la frecuencia de conmutación máxima utilizable en la que almacena energía en el inductor.
3. "Chokes", perlas de ferrita o inductores de bloqueo , destinados a bloquear todo lo posible el ruido, los relojes, el ruido de conmutación y las frecuencias sin CC.
   • Las especificaciones clave para los choques son corriente de saturación máxima (DC nominal), resistencia en serie equivalente y respuesta de frecuencia (o capacitancia parásita) . La frecuencia de resonancia propia y Q no se suelen especificar. En cambio, una tabla o curva indicará "qué tan bien" y "hasta qué" frecuencia la estrangulación está haciendo su trabajo: bloquear las corrientes de RF. Los chockes más baratos ni siquiera especificarán la curva de respuesta de frecuencia, que no es tan mala como puede sonar (dependiendo de su aplicación).

Respondiendo más específicamente a tu pregunta:

• Usted está principalmente interesado en inductores comercializados como "estranguladores", "cuentas" o "bloqueo" . Aunque también puede encontrar que algunos fabricantes los comercializan como inductores de supresores de filtrado o ruido. Sin embargo, tenga cuidado con la jerga de marketing, cualquier inductor que cumpla con los requisitos a continuación lo hará.
• En su circuito, está mostrando un uso típico para un chocke: un filtro de paso bajo "L" . Para un diseño adecuado, uno intentaría estimar el tipo de ruido que se espera en V33 y el ruido máximo asequible en AVDD . Supongo que seleccionó el valor 3.3uH con esta información a la mano.
• Con la misma información de entrada que usó para llegar al valor 3.3uH , ahora puede elegir un inductor adecuado, generalmente aplicando los siguientes criterios:
  • Resistencia equivalente en serie (ESR) para que la caída de voltaje en el consumo máximo de corriente sea inferior al 5% de su voltaje de CC en la entrada . El 5% es bastante típico, sin embargo, puede estar desactivado para su aplicación actual . Por ejemplo, digamos que su circuito está alimentado a 3.3 V y exige 100 mA de AVCC en el peor de los casos. Entonces, podría hacer con cualquier inductor con un ESR inferior a unos 33ohms.
  • La corriente máxima (saturación) para su inductor debe ser más alta que la demanda actual máxima (pico) esperada de AVCC. Siguiendo el ejemplo anterior, al menos 100mA.
  • Las curvas de respuesta de frecuencia para el inductor y el capacitor cerámico seleccionados (el condensador también forma parte de su filtro en forma de "L", debe verificar también su respuesta de frecuencia) debería funcionar de manera efectiva al máximo esperado fuente de ruido en V33.
  • Bajo precio, que puede obtenerse de varios proveedores, disponible en un paquete de montaje común / estándar .

El inductor y los condensadores forman un filtro de paso bajo de segundo orden y hay que tener cuidado con la Q de ese filtro. Por ejemplo, si tiene un ruido repetitivo en el 3V3 que coincida con la resonancia del filtro, podría terminar amplificando esa frecuencia (o un armónico) y haciendo que la fuente analógica sea aún más ruidosa. El peor escenario para los circuitos que no tienen "amortiguamiento" (R amortigua esa resonancia), es que la aplicación de energía rápidamente puede dañar algunos dispositivos en el riel analógico.

En resumen, no quieres que Q sea tan bueno.

En el pasado, en algunos diseños, he puesto resistores de series pequeñas con el inductor para evitar esto cuando no estoy seguro de cómo se desarrollarán las cosas en un diseño y no es mucho si la corriente analógica es de aproximadamente 10 mA Miliamperios o menos: tal vez 10 ohmios "perderán" 100 mV y si puedes vivir con esto, te recomiendo seguir esta ruta. El gráfico a continuación muestra un LPF de LCR de segundo orden: la respuesta de frecuencia menos pico es cuando Q es menor y esto es cuando la serie R es mayor.

Es evidente que a medida que aumenta la corriente de carga analógica, esto también aplica la amortiguación a la posible resonancia del circuito sintonizado, por lo que, para mayores cargas, el requerimiento de una resistencia en serie también disminuye PERO, tenga cuidado con las cargas que son intermitentes, ya que esto también podría causar un timbre. en el riel analógico a pesar de que el riel 3V3 se ve estable.

Otras cosas que se deben evitar son saturar el núcleo del inductor porque su inductancia se reduce rápidamente y se convierte en un filtro menos efectivo a medida que aumenta la corriente de carga.

Irónicamente, tener propiedades bajas en la frecuencia de auto resonancia puede ser un beneficio para bloquear un ruido repetitivo de 3V3, por lo que a veces vale la pena incluirlo.

También consideraría usar un tercer condensador para reducir el ruido de frecuencia realmente alta, los dos que ya tiene pueden no ser tan buenos por encima de varias decenas de MHz, también revise los condensadores SRF. Por encima de la SRF, se convierten en una reactancia inductiva y pueden causar problemas.