随着物联网(IoT)不断占领人们的住宅和办公场所,可以发现越来越多的电器和系统集成了电子元器件,而且我们能够在世界上的任何一个角落访问这些电器和系统。
不过,如此之多的设备被连接到我们的住宅和办公室,也将会消耗难以计数的待机电能。那么,怎样才能使恒温器、大门、门铃、安防系统和电视更加高效,而同时又不会对连通性产生任何影响呢?
如果我告诉你一个简单的线性稳压器就可以实现这一功能,你会相信吗?
一、LDO能带来更高的功效
在我们生活和工作的场所中,有很多设计都严重依赖于传感器来提供精确功能。这些传感器中的很多都需要解析小数温度、检测少量的化学品或气体,并且测量极少量的液体。由于效率对于感测很关键,我们需要集成一个开关电源,以实现80%以上的效率。
但遗憾的是,在集成开关稳压器时,会生成电压摆动等外部因素,对传感器的功能产生负面影响。
通常情况下,我们在开关电源的输出上添加一个LDO来解决这个问题。LDO减少了电源设计的总体效率,然而它使我们能够将效率保持在70%,与全线性解决方案相比,总体性能得以提升,它们的总体效率在10-20%之间。
此外,LDO还特有电源抑制(PSR)功能。PSR对功率波动有所帮助,由于LDO充当滤波器的角色,波动就不会再对传感器产生影响了。
下面,我们一起来看看使用TPS717 LDO时的情况。
由于大多数传感器中枢和子系统需要低电流,我们可以使用10mA负载来分析信号。如果假定运行频率为2.1Mhz,TPS717具有多余的40dB PSR,这意味着LDO反射的纹波比SMPS反射的纹波低100倍。
二、LDO系统能耗极低
在不考虑效率的情况下,我们现在将注意力放在系统的更低功耗方面,并减少我们的总体待机功耗。
为了计算LDO的功率耗散,我们必须来看看输入与输出之间的压降,而LDO正在提供的电流为:
虽然LDO对于整体功耗的影响还不是很明显,诸如LP2951的很多LDO具有一个关断特性,此特性能够关闭当前为系统供电的电源。
关断模式时,系统功率损耗只被限制在关断电流:
在将LP2951用做一个示例,并且以其关断电流为例时,我们可以将功率损耗减少1000倍。
三、结论
这就意味着,我们可以仅依靠LDO来使电源设计更加高效吗?当然不是,我们还需要进行总体考虑。
实际上,系统的效率受到总体设计的影响。不过,通过添加合适的LDO,我们可以确保为设计所依赖的很多传感器提供洁净的电源轨,同时还可以保证传感器只在我们需要它运行时才会耗电。