如何使用一個(gè)與降壓轉(zhuǎn)換器并聯(lián)的低壓降穩(wěn)壓器

設(shè)計(jì)一個(gè)空負(fù)載時(shí)流耗僅有幾微安的DC/DC轉(zhuǎn)換器可以被看作是用打火機(jī)油為大排量汽車補(bǔ)充燃料 – 你也許能讓他運(yùn)轉(zhuǎn)，但是并不容易！在大多數(shù)新式DC/DC轉(zhuǎn)換器中，滿負(fù)載時(shí)的高效率已司空見慣，然而，在負(fù)載被禁用或者斷開時(shí)實(shí)現(xiàn)高效率仍然是一項(xiàng)困難且/或者開銷很大的任務(wù)。

很多汽車和工業(yè)應(yīng)用不但在滿負(fù)載時(shí)要求從主電源到低至負(fù)載點(diǎn) (POL) 電壓的高效12V或24V降壓電力轉(zhuǎn)換，而且在器件處于空閑或者關(guān)斷狀態(tài)時(shí)需要流耗極低。為了實(shí)現(xiàn)如此低的電流，你可以簡(jiǎn)單地使用一個(gè)與降壓轉(zhuǎn)換器并聯(lián)的低壓降穩(wěn)壓器 (LDO) ，在系統(tǒng)進(jìn)入輕負(fù)載/無負(fù)載狀態(tài)時(shí)從電池汲取最少的電流。

最終，在系統(tǒng)中延長(zhǎng)電池使用壽命的理想情況將是禁止任何可能的器件使用輸入電源。然而在某些情況下，對(duì)于系統(tǒng)中的特定組件，仍然需要為他們提供穩(wěn)壓電壓，以便在關(guān)斷狀態(tài)期間實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)塊的通信（即汽車應(yīng)用中的CAN總線收發(fā)器）。不是專門針對(duì)輕負(fù)載效率而設(shè)計(jì)的DC/DC轉(zhuǎn)換器在沒有負(fù)載的時(shí)候流耗為幾毫安。此外，那些的確在高負(fù)載時(shí)表現(xiàn)出高效率的轉(zhuǎn)換器將采用頻率折返機(jī)制和斷續(xù)運(yùn)行模式，從而導(dǎo)致嘈雜輸出電壓和過多電磁干擾 (EMI)。LDO是輕負(fù)載情況的理想選擇，這是因?yàn)長(zhǎng)DO可被設(shè)計(jì)成在保持低噪聲輸出電壓的同時(shí)消耗極低的電流。進(jìn)入輸入的無負(fù)載電流（也被稱為“接地電流”）可以為幾微安級(jí)或者更低。因此，將轉(zhuǎn)換器和LDO的性能組合在一起具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

如果設(shè)計(jì)人員能夠在負(fù)載將變?yōu)樽钚r(shí)禁用DC/DC轉(zhuǎn)換器的話，有一個(gè)可將二者并聯(lián)使用的簡(jiǎn)單方法，就是設(shè)計(jì)人員使用啟用/禁用轉(zhuǎn)換器的信號(hào)來控制負(fù)載。圖1中顯示了這樣的一個(gè)示例：

圖 1 – DC/DC轉(zhuǎn)換器與LDO并聯(lián)時(shí)的方框圖

圖2給出了一條低lq LDO效率曲線的普通示例，其中還繪制了一條用于較高電壓轉(zhuǎn)換（即12V至1V）的DC/DC轉(zhuǎn)換器的效率曲線。輕負(fù)載時(shí)，LDO效率更高。如果系統(tǒng)絕大多數(shù)時(shí)間處于輕負(fù)載狀態(tài)，使用LDO來調(diào)節(jié)電壓能夠極大地改進(jìn)總體系統(tǒng)效率。

執(zhí)行圖1中的電路要求轉(zhuǎn)換器輸出電壓被設(shè)定為高于最大LDO輸出電壓。在正常運(yùn)行時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)換器被啟用，轉(zhuǎn)換器將調(diào)節(jié)輸出電壓并將電流提供給負(fù)載。大多數(shù)LDO不能灌電流，從而需要依賴來自導(dǎo)通器件的負(fù)載電流調(diào)節(jié)輸出。將LDO的輸出電壓拉高到其標(biāo)稱電壓以上將強(qiáng)制LDO進(jìn)入未穩(wěn)壓狀態(tài)，在這個(gè)狀態(tài)中，電流將不會(huì)從輸入流到輸出，而DC/DC轉(zhuǎn)換器將高效運(yùn)轉(zhuǎn)，就好像未連接LDO一樣。

一旦DC/DC轉(zhuǎn)換器被禁用，他將停止開關(guān)，而輸出電壓將下降，直到LDO開始調(diào)節(jié)輸出。在再次被啟用時(shí)，DC/DC轉(zhuǎn)換器將在預(yù)偏置條件下啟動(dòng)（啟動(dòng)時(shí)輸出上有正電壓的情況被稱為“預(yù)偏置”）。轉(zhuǎn)換器將開始其啟動(dòng)過程，而不從輸出節(jié)點(diǎn)灌入任何電流，最終將輸出上的電壓拉高到標(biāo)稱LDO電壓以上，并且重新獲得對(duì)輸出的控制。

請(qǐng)仔細(xì)看一下一塊容量1400mAh的電池的使用壽命簡(jiǎn)單計(jì)算方法。比如說器件在電池已經(jīng)完全充電后被保持在待機(jī)狀態(tài)，而連接在其上的電源是一個(gè)無負(fù)載時(shí)靜態(tài)電流為10uA的LDO，或者是一個(gè)空負(fù)載時(shí)靜態(tài)電流為200uA的DC/DC轉(zhuǎn)換器。

電池壽命可以延長(zhǎng)20倍！在以下一次博客發(fā)帖中，我們將討論一個(gè)示例，看看如何用TI器件來實(shí)現(xiàn)。