[参考译文] 针对4.2V 至3.3V、100mA 峰值和电路分离的电源路径管理

尊敬的 Den：

这是一个很好的问题。

从根本上说、设计人员需要了解电流曲线、以确定 LDO 还是开关最适合低功耗应用。

与开关相比、LDO 的 Iq 可能非常低。
但是、LDO 在负载下的效率可能低于开关的效率。

在平均电流非常低或为零的情况下、LDO 将提供更好的总系统效率。
随着平均功率、峰值功率的增加、您会发现开关整体效率更高。

但您必须知道功率分布。

请参阅此应用手册、其中介绍了如何处理射频应用中的 LDO 与开关。

e2e.ti.com/.../4061.Powering-LPW-products-swra173b.pdf

如果您不知道或无法测量、您可能只需在实验室中测试功率分布。
选择一个具有低 Iq 的 LDO>=100mA、并选择一个具有低 Iq 的开关>=100mA、然后尝试这两种方法。

对于待机轻负载周期较长的短时脉冲、LDO 可能提供最佳的总体平均效率。

您好、Ed、

感谢你的答复。

与我们的嵌入式产品团队讨论后(他们基本上告诉我他们希望在 PCB 上使用什么)、我认为最好的选择是肯定软件。 我的设计现在有一个小的变化、我们将添加一个在短时间内可汲取0.3-0.4A 电流的器件。 因此、在最坏的情况下、总电流要求约为0.5A、在"等待模式"下、系统将消耗约7mA - 10mA (尚不知道"睡眠模式")、因此 SW 是更高效的选择。

问题是、对于所有"上市时间"问题、我没有多少(实际上是任何)时间进行原型设计、即我没有时间进行实验室测试。 它是我以前开发和测试过的旧产品的修订版。 不过、现在我们还有一些组件、其中一个是具有快速瞬态功耗的多普勒、另一个元件消耗的电流高达0.3A、正如我之前提到过的。 该另一个元件通过10kHz 的 PWM 进行调节。

因此、我必须决定是否应该使用一个统一的电源、在我的情况下是3V3、只需在 IC 的输入端添加几个电容即可消耗大量电流、或者使用两个不同的 IC 将其分离？ 实际上、我倾向于使用一个统一的 PWR 电源、因为它更适合 PCB 布局并将总平面阻抗保持在最小值。 在这种情况下、您会建议什么？ 同样，我没有太多的时间进行测试，因此我向具有更多经验的人提出了问题。

此致、
DEN

尊敬的 Den：

拆分3.3V 是一个好主意。

400mA 的瞬态 将在3.3轨上产生一些偏差。

数字需要干净的3.3V 电压。

如果电流不是太高、您可能能够将 LDO 用于数字应用。

LDO 的效率始终为 Vout/Vin。  78%。

但低负载下的总功率损耗是真正的问题。

>数字负载是什么？

有时、数字仅消耗20mA 左右的电流、而 LDO 则是不错的选择。

对瞬态使用开关。

我完成了一个我将分享的 WEBENCH 设计：
您可以在需要时对其进行实验。

https://webench.ti.com/appinfo/webench/scripts/SDP.cgi?ID=84E4CC4EB9D6F641

使用了 TLV62568A 1A 直流/直流。

电流为500mA 时、效率为95%。

Iout 下降时效率下降。 任何开关都是如此。

这具有省电模式、在该模式下、当电感器不连续时、它会降低开关频率。

e2e.ti.com/.../2630.4.2Vin-3.3Vout-500mA-TLV62568A.pdf

您好、Ed、

我以前从未使用过 WEBENCH、但如果您经常使用我所做的 TI 组件、它看起来是一款非常有用的工具。

我所讨论的第二个元件、可消耗高达400mA/3.3V 的电流、这是一个珀耳帖元件、我通过 DRV8837进行调节。 我已经在 TI 的开发部门对其进行了测试。 它的工作原理非常好、尤其是对于 DRV8837 IC 的小型封装。

现在、我大致了解了以下内容：

我的主数字电路可能使用10-15 mA 的电流、有时可能会在短时间内抽取的多普勒电流。 50mA 至60mA、然后是可(但可能永远不会)高达400mA 的珀耳帖。 我仍然不想将 LDO 用于主电路、因为我认为它会浪费太多的功率、而高效的 SW 可以做得更好、例如 TPS62742。 因此、对于主3.3V 数字电源、我希望使用类似于 TPS62742的器件。 问题是如何处理珀耳帖元件。 问题在于它应该能够在低至0.2mA 至400mA 的电流范围内工作... (逐渐加热和冷却)我们通过具有 PWM 的 DRV8837对其进行调节、我们可能希望能够向珀耳帖施加极少的电流。 您是否有解决此问题的高效解决方案？ (同样，我没有当前配置文件：/)

此外、如果您具有比 TPS62742更高效的器件(3.3V 和更低的总电流)、因为我不需要400mA 电流、那将会很好。

此致、

DEN

感谢您的帮助、Ed！  

我对珀尔帖几乎一无所知、因此非常感谢您的任何意见。 事实上、我首先想到的是将珀耳帖直接连接到电池、但我们订购的(不是我的决定)令人烦恼的珀耳帖的额定值为 Umax 4.1！ 由于最大电荷下的锂聚合物为4.2V、因此不起作用。

尽管如此、我还是写信给 我们从中购买这些 Peltier 的公司、并询问他们、即使该器件的额定电压为4.1V、仍可以使用4.2V 的电压驱动该器件。 他们将对其进行测试，因此我正在等待他们的答复。  

但现在 、正如看起来的那样、我将不得不获得另一个组件、即 TPS6274x、但一个可以提供更多功率的组件。 我实际上更喜欢 使用一个 PWR 电源。 我可以在有噪声的组件旁边添加几个电容器和一个铁氧体磁珠(π 型滤波器)、但通过这种方法、我将具有非常均匀的 PWR 平面。 正如您自己所说的、珀耳帖元件非常慢、这是唯一消耗相对较大电流的组件。 电路的其余部分不会消耗太多电流。 或者还有其他我不知道/理解的变量吗？

此致、
DEN

尊敬的 Ed：

因此、看来、我应该为 Pleth 或更低的周期使用4.1V 电源。 此外、研发团队希望能够更改最大值 在组装期间对 DRV8837上的 VM 进行供电。 因此、我必须使用电源将 VM 分开、电源电压范围为1.5V 至3.6V (新限制)。 对于我的珀耳帖元件、您是否有输出电压介于1.5至3.6V 之间且具有良好效率的 SW 电源？ 电压电平应通过电阻分压器设置。

对于其余电路、我将采用 TPS62740。

此致、

DEN

尊敬的 Den：
我介绍的原始设计仍然是您的珀耳帖的最佳方法。

https://webench.ti.com/appinfo/webench/scripts/SDP.cgi?ID=84E4CC4EB9D6F641

 使用了 TLV62568A 1A 直流/直流。

电流为500mA 时、效率为95%。
设计报告： 4.2V 输入电压、3.3V 输出电压、500mA、TLV62568A.pdf

使用1A 开关将使效率的"最佳点"恰好位于您的最大功率点。

架构仍然令人关注。
BQ51050b 旨在为锂离子电池充电。
因此、我们必须假设您的系统已连接到电池。
该电池的充电电压范围为4.2V 至大约3.0V、3.6V 处于稳定状态。
如果您希望从电池获得3.6V 的电压、那么当电池几乎放电时、您将需要升压、从3.0升至3.6V。

TLV62568A 具有100%占空比模式、当输入电压降至低于输出电压设定点时、输出电压将跟随输入电压。
示例：如果 Vout 设置为3.6V、则 Vbat = 4.2 (完全)到3.6V 将获得3.6Vout。
当 Vin 降至3.6V 以下时、Vout = Vin。

以在输入电压时保持 Vout VOUT 您将需要一个降压/升压解决方案。
这里是我刚才为此运行的 WEBENCH 设计的链接。
https://webench.ti.com/appinfo/webench/scripts/SDP.cgi?ID=43D8A9AF4BF8D999

VIN 3.0-4.2；输出电压3.6V 500mA；TPS63024 3A 降压/升压。
由于峰值电流较高、在500mA 输出下从3V 升至3.6V、因此需要一个3A 器件。
VOUT 可根据珀耳帖的需要进行调节。