如何實現(xiàn)創(chuàng)新型雙輸出LDO電源的解決方案

　　圖4是雙輸出拓撲線圈電流的波形。與傳統(tǒng)的降壓轉換器不同，雙輸出拓撲有三個主要相位：（Vbat-Vout2）/L上升斜率；-Vout2/L下降斜率；-Vout1/L下降斜率。

　　圖4 線圈電流波形

　　性能

　　提高效率的措施包括同步整流、采用脈頻調(diào)制PFM模式、最大限度降低RDSon功耗和先進的內(nèi)部啟用/禁用策略。

　　同步整流用于降低二極管D前向電壓而產(chǎn)生的功耗（見圖1），在二次循環(huán)期間，NMOS晶體管短接二極管D，導致功耗降低。

　?。?） 線圈內(nèi)的電流可能會逆轉是同步整流技術已知的缺點，這會導致功耗增加。STw4141解決了這個難題，方法是當IL=0時，將NMOS晶體管關斷，預防線圈內(nèi)電流回流。STw4141的同步整流方法在中等負載條件下極大地提高了效率。

　　在負載極低時，通過進入PFM模式，效率得到進一步提高。在PFM模式下，功率轉換不再與內(nèi)置振蕩器同步，而是根據(jù)需求量向輸出端傳送電能。功率級換向頻率最小化，再加上禁用PFM模式下無用的內(nèi)部振蕩器，使STw4141變得更加省電，如圖5所示。STw4141能夠自動選擇模式，無需用戶介入即可實現(xiàn)最佳的效率。

　　圖 5 效率特性

　　PFM模式的使用方式取決于芯片的應用場合。因為在PFM模式下功率轉換是異步的，電磁輻射可能會在應用敏感的頻率下產(chǎn)生頻譜噪聲。如果存在這種制約因素，那么可以使用兩種方法進行配置：PFM模式完全禁用；用戶可以覆蓋自動開關，強制進入工作模式。設計人員利用覆蓋功能可以設計一個既節(jié)能省電又無頻譜干擾的電源系統(tǒng)。在待機模式下，任務時段性完成95%過程的應用處理器是這種系統(tǒng)的一個實例，因為這種處理器還必須在待機模式下保存數(shù)據(jù)，所以可以用待機模式供電。在收到處理器喚醒信號前幾微秒內(nèi)，芯片被強制進入脈寬調(diào)制模式（PWM），并且保持這種模式一直到高級系統(tǒng)使處理器返回到睡眠模式為止。

　　附加功能

　　頻譜干擾是一個問題，可能存在于敏感應用中，業(yè)內(nèi)一直在研究這個現(xiàn)象。一份研究報告顯示，在實際應用中，某些頻率是應該避免的，而其它頻率并不影響整個系統(tǒng)。STw4141內(nèi)部振蕩器（考慮到它的頻譜）的頻率可能在有害頻帶內(nèi)?；谶@個原因，配備了鎖相環(huán)（PLL），允許用戶在有害頻帶以外的寬頻范圍內(nèi)同步內(nèi)部振蕩器。鎖相環(huán)還可以抑制內(nèi)置振蕩器的頻譜，使STw4141與系統(tǒng)的其它組件同步。

　　高壓輸出Vout1通常用于I/O引腳結構（VIO），低壓輸出Vout2通常用于數(shù)字核心（VCORE）。為了支持多種處理器，可以提供VIO電壓不同和VCORE電壓范圍1.0V到1.8V的多種產(chǎn)品。用戶可以通過專用引腳設置輸出電壓。這個功能在通過降低進入睡眠模式的應用處理器電源電壓來節(jié)省電能的應用場合十分有用。VCORE控制可以和前文提到的模式控制（PWM/PFM）配合使用，但是兩者之間存在很大的不同：VCORE控制可降低應用處理器的功耗，而模式控制可降低芯片的功耗。兩項功能都可降低整個應用系統(tǒng)的功耗。

　　此外，STw4141具有峰值電流限制和熱保護功能，峰流限制功能不僅用于保護芯片本身，而且還限制芯片從電池汲取的電流。因為電池內(nèi)部串聯(lián)電阻的原因，從電池汲取過多的電流可能會使電池電壓產(chǎn)生很大的變化。