1.4 选择低功耗的电源供给电路

在一个有严格功耗要求的系统中，供电电源的设计不能够采用简单的方式来完成，而必须对所采用电源电路结构仔细考虑。

1.4.1 线性稳压电路

线性稳压电路（包含LDO）的特点是电路结构简单，所需元件数量少，输入和输出压差可以很大，但其致命弱点就是效率低、功耗高。当负载电流恒定时，其效率η取决于输入/输出电压差的大小。线性稳压器LM78××的输出电流与输入/输出电压差的关系如图1.9所示。

从图1.9所示可见，输入/输出压差越大，可提供的最大输出电流越小。假设采用LM7805，输入电压为12V，输出电压为5V，输入/输出压差为7V，在输出的电流为1A的情况下，可以计算出消耗在线性稳压器LM7805上的功率为P=ΔV×IOUT=7×1=7W，效率仅为η=5×1/（5×1+7×1）=41.7%，可以看出，有一大半功率消耗在LM7805上。

LDO（Low DropOut regulator，低压差线性稳压器）具有较低的静态电流和压差，主要用于压差较小的场合，但其本质上还是一种线性稳压。

例如，TI公司的超低功耗、LDO线性稳压器TPS769××系列，静态电流为17μA，输出电流100mA，固定输出电压为1.2V、1.5V、1.8V、2.5V、2.7V、2.8V、3.0V、3.3V、5V，应用电路如图1.10所示。TPS769××系列的输出电压也可以调节，如TPS76901，应用电路如图1.11所示。在图1.11中，为使能控制端。输出电压为

式中，VREF=1.224V。

输出电压与电阻R1和R2的关系见表1.8。

表1.8 输出电压与电阻R1和R2的关系

1.4.2 DC-DC电路

DC-DC电路的特点是效率高，升降压灵活，但电路相对复杂，存在较大干扰。一般常见的电路结构有Boost和Buck两种，Boost用于升压，Buck用于降压。Boost和Buck电路结构示意图如图1.12所示。

Boost和Buck电路都是通过MOS管开关来控制电感和电容间的能量转换。调节MOS管栅极脉冲信号的占空比，可以控制MOS管的导通和关闭，从而改变输出电压的高低。

例如，LM2596系列稳压器是降压开关型稳压器，具有3.3V、5V、12V固定电压输出，和一个可调节输出型号，可驱动3A的负载。LM2596的转换效率如图1.13所示，当输入为12V，输出为5V时，转换效率约为82%，比线性稳压器转换效率高一倍。LM2596的开关频率为固定的130kHz，如果提升器件的开关频率，如采用NS的LM2676时（开关频率为260kHz），在同样的应用条件下，效率可达88%以上。

由此可见，使用DC-DC开关型稳压器电路，可以有效降低系统功耗。

选择具有使能端的芯片可以利用微处理器进行关断控制，有利于分区/分时支路功耗的管理。例如，凌力尔特公司的DC-DC芯片LTC3417具有高达95%的效率和低于1μA的静态电流，典型应用电路如图1.14所示。