超低靜態(tài)電流電源管理IC延長便攜應(yīng)用工作時間
LTC3554包括兩個內(nèi)置的同步降壓型穩(wěn)壓器,它們以 100% 占空比工作,并且每個穩(wěn)壓器能夠提供高達(dá)200mA的輸出電流,可調(diào)節(jié)輸出電壓低至 0.8V。為了增加靈活性,這兩個穩(wěn)壓器可獨立控制使能和停用,并且其振蕩頻率和對應(yīng)轉(zhuǎn)換速率也是引腳可選的 (1.125MHz 或2.25MHz),從而允許應(yīng)用電路動態(tài)地對效率和EMI性能作出權(quán)衡。該IC 的高開關(guān)頻率特性還允許使用小尺寸低成本電容器和電感器。其內(nèi)置低 RDS(ON) 開關(guān)能夠提高效率高達(dá)93%,并且使電池工作時間達(dá)到最長。另外,突發(fā)模式 (Burst Mode) 在輕負(fù)載時優(yōu)化了效率,每個穩(wěn)壓器的靜態(tài)電流僅25μA (在停機模式下 <1μA),詳見圖1。另外,該穩(wěn)壓器使用陶瓷電容器時可穩(wěn)定,從而實現(xiàn)非常低的輸出電壓紋波。
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圖2 LTC3554 在突發(fā)模式時的電池?fù)p耗電流
在輕負(fù)載和空載條件下,LTC3554的降壓型穩(wěn)壓器自動地切換到節(jié)能遲滯控制算法,它間歇地操縱開關(guān)以便使開關(guān)損耗最小。這被稱為突發(fā)模式操作,在該模式中,降壓穩(wěn)壓器使電源開關(guān)進(jìn)行足夠次數(shù)的循環(huán), 以把輸出電容器充電至一個略高于穩(wěn)壓點的電壓。該降壓型穩(wěn)壓器隨后進(jìn)入一種減少靜態(tài)電流的休眠模式。在這種狀態(tài)下,功耗可減到最少,而輸出電容器提供負(fù)載電流。只要輸出電壓降低到穩(wěn)壓點以下,該降壓型穩(wěn)壓器便從休眠模式喚醒,并且再次調(diào)整開關(guān)直到輸出電容器電壓再次稍高于穩(wěn)壓點。因此休眠時間取決于負(fù)載電流,由于該負(fù)載電流決定輸出電容器的放電速率。如果負(fù)載電流增加超過大約50mA,那么該降壓型穩(wěn)壓器要恢復(fù)到恒定頻率運作。
當(dāng)STBY引腳置高電平,允許全部開關(guān)穩(wěn)壓器在待機模式下工作。在這種模式下,穩(wěn)壓器保持輸出處于穩(wěn)壓狀態(tài),而獨立的降壓型穩(wěn)壓器的靜態(tài)電流降低到只有 1.5μA。這種模式適合于具有微功耗待機、休眠或存儲器“持續(xù)運作”模式的應(yīng)用。每個穩(wěn)壓器的負(fù)載能力可降低到5mA。待機模式在負(fù)載極輕的情況下使用,此時,即使是突發(fā)模式操作的低靜態(tài)電流也被認(rèn)為是過大了。
當(dāng)兩個穩(wěn)壓器其各自的PWR_ON引腳的輸入端接低電平時,每個降壓型穩(wěn)壓器都被停機。在停機狀態(tài)下,每個開關(guān)穩(wěn)壓器從電源引腳 (BVIN) 只消耗幾個 nA 的損耗電流。每個被禁止的穩(wěn)壓器還可在其輸出端從其開關(guān)引腳對地接一個10kΩ的下拉電阻器。
LTC3554提供了一個集成按鈕接口,該接口使得能夠利用單個按鈕來完成應(yīng)用電路的上電和斷電操作,并通過PBSTAT輸出來發(fā)送用戶輸入信號。初次撳按按鈕將對降壓型穩(wěn)壓器的上電操作進(jìn)行排序,并向應(yīng)用電路供電。后續(xù)的按鈕撳按將由 PBSTAT 輸出端上的一個低電平信號來指示。通過監(jiān)視PBSTAT信號,應(yīng)用的微處理器就能夠改變操作或按照某個按鈕命令來執(zhí)行斷電操作。另外,按鈕接口還具有一種“硬復(fù)位”狀態(tài),通過撳按按鈕達(dá) 5 s以上即可達(dá)到該狀態(tài)。硬復(fù)位將把兩個降壓型穩(wěn)壓器全部斷電,并將LTC3554置于一種超低電流 (<1μA) 狀態(tài),從而節(jié)省電池的運行時間 (見圖1)。硬復(fù)位可用于給應(yīng)用電路斷電,或?qū)崿F(xiàn)從一種應(yīng)用微處理器的軟件閉鎖狀態(tài)回復(fù)到正常狀態(tài)。
超低IQ PMIC
采用不可再充電電池 (例如:堿性電池或Energizer“e2”鋰電池) 甚至在終端產(chǎn)品的外部進(jìn)行充電的電池 (比如:鎳電池或可再充電堿性電池) 來給中低端便攜式電子產(chǎn)品供電的情況很常見。為了滿足此類設(shè)備的需要,凌力爾特開發(fā)了微功率PMIC —— LTC3101。通常在采用兩節(jié)AA電池供電的應(yīng)用中,人們使用一個升壓型穩(wěn)壓器來產(chǎn)生3.3V電壓軌。然而當(dāng)采用e2鋰電池時,由于電池電壓較高,VBAT 會高于 VOUT,因此升壓型解決方案要么不起作用,要么效率非常低 (取決于所采用的升壓型轉(zhuǎn)換器類型)。不過,由于LTC3101采用一個內(nèi)部降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器來產(chǎn)生3.3V電壓軌,因此沒有輸入電壓限制,并且能夠輕而易舉地處理 e2 鋰電池??傊?,降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器的有效性并非僅僅因為它提供了從USB/鋰電池/5V 墻上適配器輸入獲取工作電源的能力,而且還在于必需在采用所有可能的兩節(jié)AA電池輸入時實現(xiàn)高效運作。
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