如何使用一個(gè)與降壓轉換器并聯(lián)的低壓降穩壓器

設計一個(gè)空負載時(shí)流耗僅有幾微安的DC/DC轉換器可以被看作是用打火機油為大排量汽車(chē)補充燃料 – 你也許能讓他運轉，但是并不容易！在大多數新式DC/DC轉換器中，滿(mǎn)負載時(shí)的高效率已司空見(jiàn)慣，然而，在負載被禁用或者斷開(kāi)時(shí)實(shí)現高效率仍然是一項困難且/或者開(kāi)銷(xiāo)很大的任務(wù)。

很多汽車(chē)和工業(yè)應用不但在滿(mǎn)負載時(shí)要求從主電源到低至負載點(diǎn) (POL) 電壓的高效12V或24V降壓電力轉換，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)現如此低的電流，你可以簡(jiǎn)單地使用一個(gè)與降壓轉換器并聯(lián)的低壓降穩壓器 (LDO) ，在系統進(jìn)入輕負載/無(wú)負載狀態(tài)時(shí)從電池汲取最少的電流。

最終，在系統中延長(cháng)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，對于系統中的特定組件，仍然需要為他們提供穩壓電壓，以便在關(guān)斷狀態(tài)期間實(shí)現與其他系統塊的通信（即汽車(chē)應用中的CAN總線(xiàn)收發(fā)器）。不是專(zhuān)門(mén)針對輕負載效率而設計的DC/DC轉換器在沒(méi)有負載的時(shí)候流耗為幾毫安。此外，那些的確在高負載時(shí)表現出高效率的轉換器將采用頻率折返機制和斷續運行模式，從而導致嘈雜輸出電壓和過(guò)多電磁干擾 (EMI)。LDO是輕負載情況的理想選擇，這是因為L(cháng)DO可被設計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(wú)負載電流（也被稱(chēng)為“接地電流”）可以為幾微安級或者更低。因此，將轉換器和LDO的性能組合在一起具有明顯的優(yōu)勢。

如果設計人員能夠在負載將變?yōu)樽钚r(shí)禁用DC/DC轉換器的話(huà)，有一個(gè)可將二者并聯(lián)使用的簡(jiǎn)單方法，就是設計人員使用啟用/禁用轉換器的信號來(lái)控制負載。圖1中顯示了這樣的一個(gè)示例：

圖 1 – DC/DC轉換器與LDO并聯(lián)時(shí)的方框圖

圖2給出了一條低lq LDO效率曲線(xiàn)的普通示例，其中還繪制了一條用于較高電壓轉換（即12V至1V）的DC/DC轉換器的效率曲線(xiàn)。輕負載時(shí)，LDO效率更高。如果系統絕大多數時(shí)間處于輕負載狀態(tài)，使用LDO來(lái)調節電壓能夠極大地改進(jìn)總體系統效率。

執行圖1中的電路要求轉換器輸出電壓被設定為高于最大LDO輸出電壓。在正常運行時(shí)，當轉換器被啟用，轉換器將調節輸出電壓并將電流提供給負載。大多數LDO不能灌電流，從而需要依賴(lài)來(lái)自導通器件的負載電流調節輸出。將LDO的輸出電壓拉高到其標稱(chēng)電壓以上將強制LDO進(jìn)入未穩壓狀態(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轉換器將高效運轉，就好像未連接LDO一樣。

一旦DC/DC轉換器被禁用，他將停止開(kāi)關(guān)，而輸出電壓將下降，直到LDO開(kāi)始調節輸出。在再次被啟用時(shí)，DC/DC轉換器將在預偏置條件下啟動(dòng)（啟動(dòng)時(shí)輸出上有正電壓的情況被稱(chēng)為“預偏置”）。轉換器將開(kāi)始其啟動(dòng)過(guò)程，而不從輸出節點(diǎn)灌入任何電流，最終將輸出上的電壓拉高到標稱(chēng)LDO電壓以上，并且重新獲得對輸出的控制。

請仔細看一下一塊容量1400mAh的電池的使用壽命簡(jiǎn)單計算方法。比如說(shuō)器件在電池已經(jīng)完全充電后被保持在待機狀態(tài)，而連接在其上的電源是一個(gè)無(wú)負載時(shí)靜態(tài)電流為10uA的LDO，或者是一個(gè)空負載時(shí)靜態(tài)電流為200uA的DC/DC轉換器。

電池壽命可以延長(cháng)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(lái)實(shí)現。