依靠LDO促使電源設(shè)計(jì)更加高效

隨著物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 不斷占領(lǐng)于我們的住宅和辦公場所，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)越來越多的電器和系統(tǒng)集成了電子元器件，而且我們能夠在世界上的任何一個(gè)角落訪問這些電器和系統(tǒng)。不過，由于有如此之多的設(shè)備被連接到我們的住宅和辦公室，我們消耗了難以計(jì)數(shù)的待機(jī)電能。我們怎樣才能使恒溫器、大門、門鈴、安防系統(tǒng)和電視更加高效，而同時(shí)又不會(huì)對連通性產(chǎn)生任何影響呢？如果我告訴你一個(gè)簡單的線性穩(wěn)壓器就可以實(shí)現(xiàn)這一功能，你會(huì)相信嗎？下面的內(nèi)容給出了答案。

LDO能帶來更高的功效

我們生活和工作場所中的很多設(shè)計(jì)嚴(yán)重依賴于傳感器來提供精確功能。這些傳感器中的很多都需要解析小數(shù)溫度、檢測少量的化學(xué)品或氣體，并且測量極少量的液體。由于效率對于感測很關(guān)鍵，我們需要集成一個(gè)開關(guān)模式電源 (SMPS)，以實(shí)現(xiàn)80%以上的效率。遺憾的是，在集成開關(guān)穩(wěn)壓器時(shí)，會(huì)生成電壓擺動(dòng)等外部因素，對傳感器的功能產(chǎn)生負(fù)面影響。

通常情況下，我們在SMPS的輸出上添加一個(gè)LDO來解決這個(gè)問題。LDO減少了電源設(shè)計(jì)的總體效率；然而，它使我們能夠?qū)⑿时３衷?0%，與全線性解決方案相比，總體性能得以提升，它們的總體效率在10-20%之間。LDO還特有電源抑制 (PSR) 功能。PSR對功率波動(dòng)有所幫助，由于LDO充當(dāng)濾波器的角色，波動(dòng)就不會(huì)再對傳感器產(chǎn)生影響了。我們來看看使用TPS717 LDO時(shí)的情況。

圖1：TPS717電源抑制

由于大多數(shù)傳感器中樞和子系統(tǒng)需要低電流，我們可以使用10mA負(fù)載來分析我們的信號(hào)。如果我們假定運(yùn)行頻率為2.1Mhz，TPS717具有多余的40dB PSR，這意味著LDO反射的紋波比SMPS反射的紋波低100倍。

LDO系統(tǒng)能耗極低

在不考慮效率的情況下，我們現(xiàn)在將注意力放在系統(tǒng)的更低功耗方面，并減少我們的總體待機(jī)功耗。為了計(jì)算LDO的功率耗散，我們必須來看一看輸入與輸出之間的壓降，而LDO正在提供的電流為：

雖然我們的LDO對于整體功耗的影響還不是很明顯，諸如LP2951的很多LDO具有一個(gè)關(guān)斷特性，此特性能夠關(guān)閉當(dāng)前為系統(tǒng)供電的電源。

圖2：LP2951的功能圖

關(guān)斷模式時(shí)，系統(tǒng)功率損耗只被限制在關(guān)斷電流：

在將LP2951用做一個(gè)示例，并且以其關(guān)斷電流為例時(shí)，我們可以將功率損耗減少1000倍。

結(jié)論

這就意味著我們可以單單依靠LDO來使我們的電源設(shè)計(jì)更加高效嗎？不是，我們還需要進(jìn)行總體考慮。實(shí)際上，系統(tǒng)的效率受到總體設(shè)計(jì)的影響。不過，通過添加合適的LDO，我們可以確保為設(shè)計(jì)所依賴的很多傳感器提供潔凈的電源軌，我們還可以保證傳感器只在我們需要它運(yùn)行時(shí)才會(huì)耗電。