微功耗LDOs的简化能量收集设计
时间：10-02
整理：3721RD
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低压差稳压器（LDO）在能量收集电源电压设计管理提供了一个简单的解决方案。随着自己的低功耗特性，LDO的电源保护和管理能力的特征一旦发现只有在更先进的电源管理IC。
对于设计动力的能量收集技术，工程师可以利用多个调节器的拓扑结构，以提供一个干净的，以及调节电压源的负载。复杂的开关稳压器提供高功率效率而屈曲或提高收获的电压要求的水平。例如，在非常低的能源，如温度差和RF，设计者把升压转换器把毫伏电压范围的热电发电机或RF收割机产生有用的水平。很高能太阳源，Buck变换器降低高压输出多的太阳能电池板所需的网格或充电电池提供的功率水平的地方。这两个极端之间，低压降（LDO）监管机构提供一个结合简单、低功耗、低噪声的设计如物联网传感器网络（物联网）或需要的环境能源供电的节点。
一个LDO使用一个简单的拓扑结构包括一个误差放大器，基准电压，反馈分压器和一个三极管（图1）。当通过器件输出电流时，误差放大器将反馈电压与基准电压比较，并控制通晶体管的栅极，使输出电压恢复到受调节的水平。这种简单的拓扑结构提供了合适的调节，在一个适度的成本相比，开关稳压器的效率。
在固定和可调版本，LDO是理想的维护调整时，输入电源和负载输出电压相差只有一个比较小的边缘。不同于标准的线性稳压器LDO可以继续运行，即使输入电压水平下降非常接近负载输出电压。这种差异之间的输入和输出级的电压差是很少超过0.1 V，大幅减少在低电流水平先进的LDO。例如，Micrel MIC5387 LDO功能差电压低电流的变化不大，在很宽的温度范围内的低几十毫伏（图2）。
超越自己的动力特性，提供先进的LDO在严格的功率预算管理所需的功率附加功能设计工程师。例如，与其他设备，这类设备的模拟，adp222 LDO提供两个独立的LDO稳压器，包括热关断和电流限制功能（图4）。其内部热关断电路关闭LDO如果温度超过规定值，而电流限制，限制其输出电流和功耗水平特征。
随着内部保护功能，许多LDO还提供电源管理设计和排序机制。例如，ADP222 的 “enable”输入（见图4）允许设计师外部控制LDO输出。工程师可以利用这种能力来确保正确的电源启动顺序的复杂设计，非托管的上电初始化可能会耗尽可用的能量导致电路缺乏动力的崩溃。
如果托管，试图启动一个能量有限的设计可能会导致持续的周期部分启动和崩溃的设计未能找到足够的力量来完成上电初始化。相反，工程师可以在一个序列中的功率组件，以满足整体的功率初始化要求，与有限的可用功率。同样，工程师可以找到LDO，如TI TPS797xx家族，包括电源良好（PG）输出功率为旨在帮助序列正确如MCU部分（图5）。
不像大多数的降压和升压稳压器LDO稳压器的开关，自由拓扑结果在低电源及电源抑制比（PSRR）特性。例如，在本班的许多设备，模拟装置adp222双LDO提供高电源抑制比的特别是在较低的频率（图6）。
高PSRR尤为关键，提供清洁能源的敏感元件，如传感器或无线设备在电源的高频噪声会引入误差。此特性是特别有用的，在减少输出纹波产生的专门的能量收集集成电路的开关拓扑结构的基础上。比如，设计师可以通过压电能量采集器如线性技术ltc3588通过线性lt3009 LDO的负载提供干净的电源输出。
在能量收集设计LDO调节的优点是足够强大的，制造商通常集成LDO的功能在专业设备和提供专用的LDO电源销。例如，美信集成max17710能量收集IC提供LDO调节电压输出可选。同样，随着独立的输出具有可选的电压水平，线性技术LTC3108能量收集IC提供了一个专用的2.2 V稳压器输出供电的微处理器。
结论
LDO稳压器提供了一个简单的，在能量收集设计管理电源的低成本的选择。随着低功耗，这些设备的功能在电力有限的应用程序所需要的功率管理功能。此外，LDO可以降低电源电压纹波敏感设备提供干净的电源。对于设计师来说，可用的LDO器件和专业的能量收集电路集成LDO的功能提供了一个简单而强大的替代复杂器件的电压调节和电源管理。
对于设计动力的能量收集技术，工程师可以利用多个调节器的拓扑结构，以提供一个干净的，以及调节电压源的负载。复杂的开关稳压器提供高功率效率而屈曲或提高收获的电压要求的水平。例如，在非常低的能源，如温度差和RF，设计者把升压转换器把毫伏电压范围的热电发电机或RF收割机产生有用的水平。很高能太阳源，Buck变换器降低高压输出多的太阳能电池板所需的网格或充电电池提供的功率水平的地方。这两个极端之间，低压降（LDO）监管机构提供一个结合简单、低功耗、低噪声的设计如物联网传感器网络（物联网）或需要的环境能源供电的节点。
一个LDO使用一个简单的拓扑结构包括一个误差放大器，基准电压，反馈分压器和一个三极管（图1）。当通过器件输出电流时，误差放大器将反馈电压与基准电压比较，并控制通晶体管的栅极，使输出电压恢复到受调节的水平。这种简单的拓扑结构提供了合适的调节，在一个适度的成本相比，开关稳压器的效率。
图1：低压降（LDO）调节剂的使用一个简单的反馈回路，控制电流通过三极管来调节输出电压
在固定和可调版本，LDO是理想的维护调整时，输入电源和负载输出电压相差只有一个比较小的边缘。不同于标准的线性稳压器LDO可以继续运行，即使输入电压水平下降非常接近负载输出电压。这种差异之间的输入和输出级的电压差是很少超过0.1 V，大幅减少在低电流水平先进的LDO。例如，Micrel MIC5387 LDO功能差电压低电流的变化不大，在很宽的温度范围内的低几十毫伏（图2）。
图2：LDO如Micrel mic5387具有非常低的压差下进一步降低输出电流
也许更关键的设计与有限的功率预算，静态或地面电流消耗这些设备是可以忽略不计。例如，德克萨斯仪器tps79733具有典型的地面只有1.2μ即使在只有少量的随温度变化的满负荷电流（图3）
图3：LDO如德克萨斯仪器tps79733特征的超低静态电流或地面以帮助减少低能环境能源驱动的设计功耗
超越自己的动力特性，提供先进的LDO在严格的功率预算管理所需的功率附加功能设计工程师。例如，与其他设备，这类设备的模拟，adp222 LDO提供两个独立的LDO稳压器，包括热关断和电流限制功能（图4）。其内部热关断电路关闭LDO如果温度超过规定值，而电流限制，限制其输出电流和功耗水平特征。
图4：随着如热关断保护功能和电流限制，模拟设备adp222双LDO让设计师启用/禁用每个LDO分别为更好的控制电源时序设计
随着内部保护功能，许多LDO还提供电源管理设计和排序机制。例如，ADP222 的 “enable”输入（见图4）允许设计师外部控制LDO输出。工程师可以利用这种能力来确保正确的电源启动顺序的复杂设计，非托管的上电初始化可能会耗尽可用的能量导致电路缺乏动力的崩溃。
如果托管，试图启动一个能量有限的设计可能会导致持续的周期部分启动和崩溃的设计未能找到足够的力量来完成上电初始化。相反，工程师可以在一个序列中的功率组件，以满足整体的功率初始化要求，与有限的可用功率。同样，工程师可以找到LDO，如TI TPS797xx家族，包括电源良好（PG）输出功率为旨在帮助序列正确如MCU部分（图5）。
图5：LDO如德克萨斯仪器tps79718和TI TPS797xx LDO系列具有电源良好的其他成员（PG）输出设计与微处理器直接接口，如TI的MSP430系列设备
不像大多数的降压和升压稳压器LDO稳压器的开关，自由拓扑结果在低电源及电源抑制比（PSRR）特性。例如，在本班的许多设备，模拟装置adp222双LDO提供高电源抑制比的特别是在较低的频率（图6）。
图6：用开关自由拓扑结构，基于特征的高效的电源抑制比（PSRR）在很宽的频率范围内
高PSRR尤为关键，提供清洁能源的敏感元件，如传感器或无线设备在电源的高频噪声会引入误差。此特性是特别有用的，在减少输出纹波产生的专门的能量收集集成电路的开关拓扑结构的基础上。比如，设计师可以通过压电能量采集器如线性技术ltc3588通过线性lt3009 LDO的负载提供干净的电源输出。
在能量收集设计LDO调节的优点是足够强大的，制造商通常集成LDO的功能在专业设备和提供专用的LDO电源销。例如，美信集成max17710能量收集IC提供LDO调节电压输出可选。同样，随着独立的输出具有可选的电压水平，线性技术LTC3108能量收集IC提供了一个专用的2.2 V稳压器输出供电的微处理器。
结论
LDO稳压器提供了一个简单的，在能量收集设计管理电源的低成本的选择。随着低功耗，这些设备的功能在电力有限的应用程序所需要的功率管理功能。此外，LDO可以降低电源电压纹波敏感设备提供干净的电源。对于设计师来说，可用的LDO器件和专业的能量收集电路集成LDO的功能提供了一个简单而强大的替代复杂器件的电压调节和电源管理。
学习了。歇谢谢