南华大学黄智伟系列——选择低功耗的电源电路结构可以提高效率

小煜

南华大学黄智伟系列——选择低功耗的电源电路结构可以提高效率 [复制链接]

在一个有严格功耗要求的系统中，供电电源的设计不能够采用简单的方式来完成，必须对所采用电源电路结构仔细考虑[3~6]。

 

 

线性稳压电路

 

线性稳压电路（包含LDO）其特点是电路结构简单，所需元件数量少，输入和输出压差可以很大，但其致命弱点就是效率低，功耗高。当负载电流恒定时，其效率η取决于输入/输出电压差的大小。线性稳压器LM78xx的输出电流与输入输出电压差的关系如图1.4.1所示。

 

 

图1.4.1 线性稳压器LM78xx的输出电流与输入输出电压差的关系

从图1.4.1可见，输入/输出压差越大，可提供的最大输出电流越小。假设采用LM7805，输入电压为12V，输出电压为5V，输入/输出压差为7V，在输出的电流为1A的情况下，可以计算出消耗在线性稳压器LM7805上的功率为P=ΔV´IOUT=7´1=7W，效率仅为η＝5×1/(5´1+7´1)=41.7%，可以看出，有一大半功率消耗在LM7805上。

LDO (Low DropOut regulator，低压差线性稳压器) 具有较低的静态电流和压差，主要用于压差较小的场合，但其本质上还是一种线性稳压。

例如，TI公司的超低功耗、LDO线性稳压器TPS769xx系列，静态电流为17μA，输出电流100mA，固定输出电压为1.2V, 1.5V, 1.8V, 2.5V, 2.7V, 2.8V, 3.0V, 3.3V, 5V，应用电路如图1.4.2所示。TPS769xx系列的输出电压也可以调节，如TPS76901，应用电路如图1.4.3所示。在图1.4.3中，为使能控制端。输出电压

 

 

式中，Vref = 1.224 V

 

 

输出电压与电阻R1和R2的关系如表1.4.1所示。

表1.4.1 输出电压与电阻R1和R2的关系

 

1.4.2 DC- DC电路

DC- DC电路的特点是效率高，升降压灵活，但电路相对复杂，存在较大干扰。一般常见的电路结构有Boost和Buck两种，Boost用于升压，Buck用于降压。Boost和Buck电路结构示意图如图1.4.4所示。

 

 

（a）Boost电路结构示意图
（b）Buck电路结构示意图

 

图1.4.4 Boost和Buck电路结构示意图

 

Boost和Buck电路都是通过MOS管开关来控制电感和电容间的能量转换。调节MOS管栅极脉冲信号的占空比，可以控制MOS管的导通和关闭，从而改变输出电压的高低。

例如，LM2596系列稳压器是降压开关型稳压器，具有3.3V，5V，12V固定电压输出，和一个可调节输出型号，可驱动3A的负载。LM2596的转换效率如图1.4.5所示，当输入为12V，输出为5V时，转换效率约为82％，为线性稳压器转换效率的一倍。LM2596的开关频率为固定的130kHz，如果提升器件的开关频率，如采用NS的LM2676时(开关频率为260kHz)，在同样的应用条件下，效率可达88％以上。

由此可见，使用DC-DC开关型稳压器电路，可以有效地降低系统功耗。

 

图1.4.5  LM2596的转换效率

选择具有使能端的芯片可以利用微处理器进行关断控制，有利于分区/分时支路功耗的管理。例如，凌力尔特公司的DC-DC芯片LTC3417具有高达95 %的效率和低于1 μA 的静态电流，典型应用电路如图1.4.6所示。

 

 

图1.4.6  LTC3417应用电路

 

 

无怨无悔yyl

谢谢

 

cqustwangruixue

谢谢楼主，不错:

 

贪狼lyb

谢谢

 

亲爱的小孩qj

请问楼主，知道 [完整版] 全国大学生电子设计竞赛常用电路模块制作 黄智伟 北航出版社 2011.PDF 的密码吗？？下了，忘了密码

 

HIocean123

好帖！！！