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升压/降压变换器具有超低静态电流的设计

来源:analog 发布时间:2023-08-11

摘要: 本设计旨在用于便携式应用,其中输入电源由三个NiCd或NiMH电池(无负载3.6V)提供,输出电压为3V。输入电池充满电时,输入电压在3V以上,电源半放电或近放电时,输入电压在3V以下。

产生3V, 100mA的稳压输出,典型的静态电流低于12µA。输入电压2V ~ 5V,电源转换效率60%以上。它由一个升压转换器(U1: MAX1833)和一个LDO (U2: MAX8880)组成。它提供了一个POK输出信号,可以用作µP复位信号,并集成了反向输入电池保护。

为了降低功耗,一些应用程序需要在活动模式和睡眠模式之间循环。在休眠模式下,系统的静态电流由电源控制。电流必须尽可能低,因为它是不可能关闭电源,因为它必须保持活跃,以供应系统的某些部分。

本设计旨在用于便携式应用,其中输入电源由三个NiCd或NiMH电池提供(无负载≈3.6V),输出电压为3V。输入电池充满电时,输入电压在3V以上,电源半放电或近放电时,输入电压在3V以下。

一些解决方案已经存在:

  • SEPIC配置中的升压转换器

  • 升压+ LDO,如MAX1672

  • 电荷泵如MAX1759

所有这些解决方案的静态电流都在100µA范围内(MAX1672: 125µA;MAX1759: 180µ)。在睡眠模式下,这对一些便携式应用程序来说太大了。

该设计产生一个3V, 100µa稳压输出电源,典型静态电流低于12µa。输入电压2V ~ 5V,电源转换效率60%以上。它由一个升压转换器(U1: MAX1833)和一个LDO (U2: MAX8880)组成。它提供了一个POK输出信号,可以用作µP复位信号,并集成了反向输入电池保护。


图1所示

详细描述

当D1阴极处的电压高于所需输出电压(本例中为3.3V)所定义的限值时,MAX1833不会切换,静态电流通常为5µA。该系统表现为典型的LDO,具有典型的5 μ a静态电流(包括反馈分压器R4/R5中的偏置电流)。总体静态电流低于10µA型。5µA由U1绘制,5µA由U2绘制。

当D1阴极的电压低于所需输出电压(本例中为3.3V)所定义的极限时,升压在PFM模式下上电,并保持恒定的导通时间。开关频率是负载电流的函数。在休眠模式下,负载电流仅为几µa。开关频率很低(约10Hz)。静态电流小于12µA (typp), 7µA来自U1, 5µA (max)来自U2。

当系统唤醒时,负载开始吸取电流。响应时间很快(因为LDO)。

SHDN输入的阈值电压精度为1.228V±3.5%,因此当输入电压过低时可以完全关机。在这个例子中,我们有一个除以2,这意味着当电池电压在2.46V左右时,升压处于真正的关断模式(I(Q) <1µA),如果其RST输出直接连接到MAX8880的SHDN(红色虚线所示),则LDO进入真正关断模式(I(Q) <1µA),输出电压为0V。



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