發布日期：2022-04-20 點擊率：93
1.前言
低壓差穩壓器 (LDO) 因其低噪聲和高電源抑制比 (PSRR) 而廣受認可。然而，當 LDO 與正確的技術相輔相成時，它們也有助于提高電源效率。您可以通過將低靜態電流 LDO 與適當的節能技術（例如動態電壓調節 (DVS) 或電源循環）配對來設計低噪聲和精益電源。在這篇博文中，我將介紹一些常見的節能技術。
2.DVS 方法
諸如微控制器 (MCU)、MPU 和數字信號處理器 (DPS) 等混合信號處理器在高頻處理過程中需要高電源，而在低功耗模式或長睡眠周期中只需要一小部分電源。您可以通過根據需求調整電壓供應水平來改善功耗。讓我們回顧一下幾種流行的 DVS 技術及其各自的技術資源。
· 用于雙路、可切換電壓電平的 LDO 對。用于降低 MSP430G2553 功耗的線性穩壓器電源解決方案參考設計提供的測試數據突出了使用兩個電壓等級為MSP430G2553等 MCU 供電的優勢 MCU，取決于工作頻率。圖 1 中的框圖顯示了兩個 LP5900 低噪聲 LDO，LP5900是一種能夠提供150 mA輸出電流的LDO。LP5900設備設計用于滿足射頻和模擬電路的要求，提供低噪聲、高PSRR、低靜態電流和低線路瞬態響應圖。采用新的創新設計技術，LP5900在無噪聲旁路電容器的情況下提供一流的設備噪聲性能。
· 由來自主機處理器的數字信號控制。數字信號一次使能一個LDO，即當MCU需要工作在更高頻率（>1MHz）時，3.3V LDO被使能；在低頻 (<1MHz) 操作期間，1.8V 輸出被啟用，3.3V LDO 被禁用。該參考設計還提到，如果只有一個 EN 信號可用，您可以在其中一個 LDO EN 引腳上實現一個“NOT”布爾邏輯門，一次啟用一個 LDO。
圖 1：線性穩壓器電源解決方案參考設計框圖
圖 2 中的粉色跡線顯示了從 3.3V 電壓供應到 1.8V 電壓供應的平滑過渡；綠色跡線表示由于 MCU 輸入電壓變化引起的頻率變化。從參考設計用戶指南中的測試結果來看，從 400μA 到 200μA 的靜態電流節省了 50%；在電池供電的設備中，這代表電池壽命延長數月。
圖2 ：MSP430 電源從 1.8V 轉換到 3.3V
· 可變輸出電壓電平。作為動態電壓調節電源參考設計的線性穩壓器演示了一種 DVS 技術，其中 I 2 C 命令可調節 LP3878-ADJ 可調 LDO 的輸出電壓。LP3878-ADJ 是一款800mA 可調輸出穩壓器，設計用 于使需要低至1V 輸出電壓的應用獲得高性能和低噪 聲?！拥匾_電流：800mA 負載下的典型值為 5.5mA；100μA 負載下的典型值為180μA?！凸年P斷：當SHUTDOWN 引腳拉為低電平 時，LP3878-ADJ 消耗的靜態電流不到10μA。
在此特定應用中，輸出電壓可在 1.2V 至 1.6V 范圍內調節，其間有 4mV 步長。圖 3 顯示了設計的簡化框圖； TPL0401A I 2 C 數字電位器改變了 LDO 的 ADJ 引腳的反饋電阻，從而改變了 LDO 的輸出電壓。TPL0401 是一款單通道線性錐形數字電位器，帶有128 個抽頭位置。 TPL0401A/B 有內部且被連接至GND 的低端子。 可使用 I2C 接口來調節抽頭位置。TPL0401 采用 6 引腳 SC-70 封裝，具有 -40℃ 至125℃ 額定溫度范圍。 該器件具有 10kΩ 端到端電阻并可在 2.7V 至 5.5V 的電源電壓范圍工作。 此類產品被廣泛用于為低功率 DDR3 內存設置電壓基準。圖 4 顯示了數字電位器電阻與 LDO 輸出電壓之間的關系。
圖 3：作為動態電壓調節電源參考設計框圖的線性穩壓器
圖4 ：TPL0401A 電阻與 LP3878 輸出電壓
3.超低睡眠模式電流
圖 5 是使用超低 IQ LDO 和 Nano Timer延長電池壽命的電源循環參考設計的框圖，該設計通過電源循環延長電池壽命。電源循環啟用和禁用 LDO 或功率級，通過利用 LDO 和納米定時器的低待機靜態電流來實現極大的節能。系統會定期激活以分析數據、傳輸數據或執行命令。當微處理器完成該過程時，系統將停用并進入超低 I Q睡眠周期。
圖 6 顯示了顯著的電流差異。在電池的整個生命周期內，這種節省可能意味著數月甚至數年。
圖 5：使用超低 IQ LDO 和納米定時器框圖延長電池壽命的電源循環參考設計
圖6 ：睡眠模式和活動模式之間的比較
LDO 是低噪聲、易于實施的小尺寸電源解決方案的首選。由于它們的低靜態電流，它們還可以在使用正確的技術時對電源效率做出積極貢獻。
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