ZHCAA96A August 2019 – May 2021 TLV62568 , TLV62568A , TPS62840
許多電池供電的產(chǎn)品（例如無(wú)線安防攝像頭、可視門鈴和智能鎖）按照完全依靠電池電源供電來(lái)設(shè)計(jì)，即只能由電池供電，沒(méi)有其他輸入電源可供選擇。這樣一來(lái)，無(wú)論附近有沒(méi)有電源插座，用戶都可以在自行選擇的任何位置安裝設(shè)備，從而提供更完善的分散式家居安防覆蓋。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)面臨的兩大挑戰(zhàn)分別是如何減少電源樹(shù)自身的功率損耗，以及如何產(chǎn)生具有超低噪聲的電源軌，從而滿足外設(shè)輸入電壓噪聲要求并提高性能。例如，為了使電池壽命達(dá)到兩年，使用兩節(jié) AA 電池供電的無(wú)線安防攝像頭的平均系統(tǒng)電流必須小于 127μA（包括開(kāi)機(jī)和待機(jī)模式）。可使用Equation1 計(jì)算各種電池容量和所需壽命條件下的此電流，其中對(duì)電池總?cè)萘渴褂?30% 的安全裕度。
為了延長(zhǎng)電池壽命，無(wú)線或電池供電的攝像頭在滿載和輕載條件下都需要非常低的靜態(tài)電流 (IQ) 和高效率。這些攝像頭通常采用運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、人機(jī)界面、無(wú)線通信監(jiān)控或這三者的任意組合，從而更大限度地減少高耗電狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間。器件的大部分壽命時(shí)間都處于低功耗狀態(tài)，靜態(tài)電流、子系統(tǒng)關(guān)斷電流和高效率因而非常重要，其原因是這些待機(jī)電流會(huì)對(duì)整個(gè)電池壽命產(chǎn)生重大影響。
還要求電源軌具有高電壓精度，尤其是為內(nèi)核電源電壓、高速 I/O 線路和模擬電源供電的電源軌。對(duì)于高清視頻處理和流式傳輸，MPU 的時(shí)鐘頻率非常高，并且會(huì)采用嚴(yán)格的抖動(dòng)預(yù)算。這些高速線路的電源噪聲會(huì)引起抖動(dòng)，從而增加誤碼率并降低高速信號(hào)的質(zhì)量。此要求的一個(gè)示例是圖像傳感器模擬電壓，這種情況下必須盡可能降低電源噪聲以實(shí)現(xiàn)極高的對(duì)比度。
本文將探討為電池供電型應(yīng)用實(shí)施高效低紋波降壓轉(zhuǎn)換器的三種不同架構(gòu)，并介紹了每種架構(gòu)的利弊權(quán)衡。展示的可行解決方案包括：降壓轉(zhuǎn)換器 + LDO，強(qiáng)制脈寬調(diào)制 (FPWM) 降壓轉(zhuǎn)換器，以及降壓轉(zhuǎn)換器 + π 型濾波器。我們將根據(jù)輸出電壓紋波、滿載和輕載條件下的系統(tǒng)效率以及 IQ 來(lái)評(píng)估每種解決方案的性能。