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LDO在IoT中省电的两种方法

发布时间:2020-08-06 责任编辑:wenwei

【导读】随着物联网 (IoT) 不断占领于我们的住宅和办公场所,我们会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,由于有如此之多的设备被连接到我们的住宅和办公室,我们消耗了难以计数的待机电能。我们怎样才能使恒温器、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?下面的内容给出了答案。
 
LDO能带来更高的功效
 
我们生活和工作场所中的很多设计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模式电源 (SMPS),以实现80%以上的效率。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SMPS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。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。我们来看看使用TPS717 LDO时的情况。
 
LDO在IoT中省电的两种方法
图1:TPS717电源抑制
 
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负载来分析我们的信号。如果我们假定运行频率为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。
 
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,我们必须来看一看输入与输出之间的压降,而LDO正在提供的电流为:
 
LDO在IoT中省电的两种方法
 
虽然我们的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。
 
LDO在IoT中省电的两种方法
图2:LP2951的功能图
 
关断模式时,系统功率损耗只被限制在关断电流:
 
LDO在IoT中省电的两种方法
 
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。
 
结论
 
这就意味着我们可以单单依靠LDO来使我们的电源设计更加高效吗?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,我们还可以保证传感器只在我们需要它运行时才会耗电。
 
 
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