超低静态电流电源管理IC延长便携应用工作时间

图2 LTC3554 在突发模式时的电池损耗电流

　　在轻负载和空载条件下，LTC3554的降压型稳压器自动地切换到节能迟滞控制算法，它间歇地操纵开关以便使开关损耗最小。这被称为突发模式操作，在该模式中，降压稳压器使电源开关进行足够次数的循环， 以把输出电容器充电至一个略高于稳压点的电压。该降压型稳压器随后进入一种减少静态电流的休眠模式。在这种状态下，功耗可减到最少，而输出电容器提供负载电流。只要输出电压降低到稳压点以下，该降压型稳压器便从休眠模式唤醒，并且再次调整开关直到输出电容器电压再次稍高于稳压点。因此休眠时间取决于负载电流，由于该负载电流决定输出电容器的放电速率。如果负载电流增加超过大约50mA，那么该降压型稳压器要恢复到恒定频率运作。

　　当STBY引脚置高电平，允许全部开关稳压器在待机模式下工作。在这种模式下，稳压器保持输出处于稳压状态，而独立的降压型稳压器的静态电流降低到只有 1.5μA。这种模式适合于具有微功耗待机、休眠或存储器“持续运作”模式的应用。每个稳压器的负载能力可降低到5mA。待机模式在负载极轻的情况下使用，此时，即使是突发模式操作的低静态电流也被认为是过大了。

　　当两个稳压器其各自的PWR_ON引脚的输入端接低电平时，每个降压型稳压器都被停机。在停机状态下，每个开关稳压器从电源引脚 (BVIN) 只消耗几个 nA 的损耗电流。每个被禁止的稳压器还可在其输出端从其开关引脚对地接一个10kΩ的下拉电阻器。

　　LTC3554提供了一个集成按钮接口，该接口使得能够利用单个按钮来完成应用电路的上电和断电操作，并通过PBSTAT输出来发送用户输入信号。初次揿按按钮将对降压型稳压器的上电操作进行排序，并向应用电路供电。后续的按钮揿按将由 PBSTAT 输出端上的一个低电平信号来指示。通过监视PBSTAT信号，应用的微处理器就能够改变操作或按照某个按钮命令来执行断电操作。另外，按钮接口还具有一种 “硬复位”状态，通过揿按按钮达 5 s以上即可达到该状态。硬复位将把两个降压型稳压器全部断电，并将LTC3554置于一种超低电流 (<1μA) 状态，从而节省电池的运行时间 (见图1)。硬复位可用于给应用电路断电，或实现从一种应用微处理器的软件闭锁状态回复到正常状态。

　　超低IQ PMIC

　　采用不可再充电电池 (例如：碱性电池或Energizer“e2”锂电池) 甚至在终端产品的外部进行充电的电池 (比如：镍电池或可再充电碱性电池) 来给中低端便携式电子产品供电的情况很常见。为了满足此类设备的需要，凌力尔特开发了微功率PMIC —— LTC3101。通常在采用两节AA电池供电的应用中，人们使用一个升压型稳压器来产生3.3V电压轨。然而当采用e2锂电池时，由于电池电压较高，VBAT 会高于 VOUT，因此升压型解决方案要么不起作用，要么效率非常低 (取决于所采用的升压型转换器类型)。不过，由于LTC3101采用一个内部降压-升压型转换器来产生3.3V电压轨，因此没有输入电压限制，并且能够轻而易举地处理 e2 锂电池。总之，降压-升压型转换器的有效性并非仅仅因为它提供了从USB/锂电池/5V 墙上适配器输入获取工作电源的能力，而且还在于必需在采用所有可能的两节AA电池输入时实现高效运作。

　　LTC3101“ 始终保持运行”的 VMAX 和 LDO 输出负责为关键的功能电路或附加的外部稳压器供电。内部排序电路和独立的使能引脚提供了灵活的上电和断电选项。此外，该IC的 PowerPath 控制电路还运用一种低损耗 PowerPath 控制拓扑结构在这些多种输入电源之间实现了无缝和自动的功率通量管理。每个开关电源的输入都具有一个额外的开关MOSFET，一个FET连接至BAT输入，而另一个FET则连接至USB输入。这使得该IC能够自动选择其将要使用的输入 (如果USB和电池均存在)，并在采用任一种输入电源进行操作的情况下优化效率。

　　LTC3101 的降压-升压型稳压器能够连续提供高达800mA的电流 (当输入电压高于3V)，并非常适合在1.8V至5.5V的完整输入电压范围内对一个 3.0V 或 3.3V 输出进行高效调节。LTC3101 的两个降压型稳压器均具有 100% 的占空比工作，各能提供高达 350mA 的输出电流，并具有低至 0.6V 的可调输出电压。其内部低 RDS(ON) 开关实现了高达 95% 的降压-升压效率和高达 93% 的降压稳压器效率，从而最大限度地延长了电池的运行时间。此外，突发模式操作还在轻负载条件下优化了效率，总静态电流仅为 38μA (当所有稳压器均被使能) 和 15μA (在待机模式中，这时 LDO 和 MAX 输出处于运行状态);详见图3 和图 4。1.27MHz 的高开关频率允许使用纤巧的低成本电容器和高度 <1mm的电感器。另外，所有的稳压器均在采用陶瓷输出电容器的情况下保持稳定，从而实现了非常低的输出电压纹波。

　　当PWM引脚被强制为低电平时，两个降压型稳压器都将在突发模式操作和PWM模式之间自动地切换，即：当负载足够轻时 (低于约 10mA) 工作于突发模式，而在负载较重时则执行PWM模式操作。在压差操作中，有源P沟道开关将处于持续接通状态，旨在最大限度地延长电池的使用寿命，详见图4。