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93%，并且使電池工作時間達到最長。另外，突發(fā)模式 (Burst Mode) 在輕負載時優(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。

　　圖2 LTC3554 在突發(fā)模式時的電池損耗電流

　　在輕負載和空載條件下，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載電流，由于該負載電流決定輸出電容器的放電速率。如果負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)壓器的負載能力可降低到5mA。待機模式在負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)電流也被認為是過大了。

　　當兩個穩(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 5 s以上即可達到該狀態(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。總之，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。