低能量水平下的電壓轉(zhuǎn)換

本文將介紹一類(lèi)新的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，LTC3336 就是其中之一。它在待機(jī)模式下僅消耗約65 nA電流，非常適合電池供電系統(tǒng)。

轉(zhuǎn)換效率是功率轉(zhuǎn)換器的關(guān)鍵特性。用于降壓轉(zhuǎn)換的普通開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器（降壓轉(zhuǎn)換器）通常具有85%至95%的轉(zhuǎn)換效率。要達(dá)到的效率在很大程度上取決于可用的電源電壓和要產(chǎn)生的相應(yīng)輸出電壓以及所需的負(fù)載電流。然而，許多應(yīng)用需要特殊類(lèi)型的轉(zhuǎn)換效率，為此有特殊的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器解決方案。這些部署需要針對(duì)低輸出功率的優(yōu)化轉(zhuǎn)換器。始終處于開(kāi)啟狀態(tài)的電池供電系統(tǒng)通常需要在待機(jī)模式下消耗非常低的電流。示例包括測(cè)量橋梁振動(dòng)或檢測(cè)森林火災(zāi)的傳感器。在這些情況下，長(zhǎng)時(shí)間保持低電池放電非常重要。在依賴(lài)能量收集器作為能源的系統(tǒng)中，這一特性尤為重要。

這種傳感器也經(jīng)常通過(guò)無(wú)線電連接到其他設(shè)備。通常通過(guò)能量收集或電池供電的單個(gè)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)被鏈接以跨多個(gè)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)和長(zhǎng)距離傳輸信號(hào)。這些單獨(dú)的無(wú)線電節(jié)點(diǎn)必須始終在“睡眠模式”中偵聽(tīng)信號(hào)，然后在出現(xiàn)相應(yīng)信號(hào)時(shí)切換到能耗較高的操作模式并傳播相應(yīng)的信號(hào)。

圖1.帶有傳感器的系統(tǒng)，該傳感器始終提供少量能量，例如，能夠檢測(cè)森林火災(zāi)。

LTC3336 引入了一類(lèi)新的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器。雖然 產(chǎn)生輸出電壓，輸出端負(fù)載低，僅消耗 待機(jī)模式下的電流約為 65 nA。圖2所示為緊湊型示例電路 從 V 產(chǎn)生 2.5 V 的輸出電壓在大約 7 V。

圖2.LTC3336降壓轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)電流僅為65 nA，可產(chǎn)生2.5 V輸出電壓。

與此類(lèi)電壓轉(zhuǎn)換器一樣，輸出電壓不是通過(guò)電阻分壓器設(shè)置的。這會(huì)浪費(fèi)太多的能源。允許不同的輸出 要設(shè)置的電壓，使用引腳OUT0至OUT3。取決于接線 這些引腳的輸出電壓可以在1.2 V至5 V之間逐步設(shè)置。

在許多能量收集應(yīng)用中，必須保護(hù)能源免受過(guò)大電流負(fù)載的影響。一些電池或收割機(jī)只能提供有限的電流。如果超過(guò)此特定電流限制，電壓驟降，在某些情況下甚至可能發(fā)生損壞。因此，限制功率轉(zhuǎn)換器的電流消耗是有意義的。LTC3336能夠以10 mA至300 mA的可調(diào)步長(zhǎng)限制輸入電流。該輸入電流限制與輸出電壓類(lèi)似，可以通過(guò)IPK0和IPK1引腳的適當(dāng)接線來(lái)設(shè)置。

圖3中的效率曲線顯示了在極低輸出電流（如1 μA）下可以達(dá)到的效率。節(jié)省了大量能源，特別是在運(yùn)行時(shí)間和低負(fù)載的應(yīng)用中。

圖3.7.2 V至2.5 V的電源轉(zhuǎn)換效率約為70%，即使負(fù)載電流僅為1 μA也是如此。

結(jié)論

本文表明，LTC3336 是電池供電型產(chǎn)品的理想選擇 系統(tǒng)，因?yàn)樗诖龣C(jī)模式下僅消耗 65 nA 電流。這意味著 具有固定電池尺寸的電路可以運(yùn)行更長(zhǎng)的時(shí)間，或者 能量收集器可以設(shè)計(jì)得更小，因此成本更低。

審核編輯：郭婷