如何實(shí)現創(chuàng )新型雙輸出LDO電源的解決方案

　　圖4是雙輸出拓撲線(xiàn)圈電流的波形。與傳統的降壓轉換器不同，雙輸出拓撲有三個(gè)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(xiàn)圈電流波形

　　性能

　　提高效率的措施包括同步整流、采用脈頻調制PFM模式、最大限度降低RDSon功耗和先進(jìn)的內部啟用/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(jiàn)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(xiàn)圈內的電流可能會(huì )逆轉是同步整流技術(shù)已知的缺點(diǎn)，這會(huì )導致功耗增加。STw4141解決了這個(gè)難題，方法是當IL=0時(shí)，將NMOS晶體管關(guān)斷，預防線(xiàn)圈內電流回流。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(shí)，通過(guò)進(jìn)入PFM模式，效率得到進(jìn)一步提高。在PFM模式下，功率轉換不再與內置振蕩器同步，而是根據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(wú)用的內部振蕩器，使STw4141變得更加省電，如圖5所示。STw4141能夠自動(dòng)選擇模式，無(wú)需用戶(hù)介入即可實(shí)現最佳的效率。

　　圖 5 效率特性

　　PFM模式的使用方式取決于芯片的應用場(chǎng)合。因為在PFM模式下功率轉換是異步的，電磁輻射可能會(huì )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(jìn)行配置：PFM模式完全禁用；用戶(hù)可以覆蓋自動(dòng)開(kāi)關(guān)，強制進(jìn)入工作模式。設計人員利用覆蓋功能可以設計一個(gè)既節能省電又無(wú)頻譜干擾的電源系統。在待機模式下，任務(wù)時(shí)段性完成95%過(guò)程的應用處理器是這種系統的一個(gè)實(shí)例，因為這種處理器還必須在待機模式下保存數據，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，芯片被強制進(jìn)入脈寬調制模式（PWM），并且保持這種模式一直到高級系統使處理器返回到睡眠模式為止。

　　附加功能

　　頻譜干擾是一個(gè)問(wèn)題，可能存在于敏感應用中，業(yè)內一直在研究這個(gè)現象。一份研究報告顯示，在實(shí)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(gè)系統。STw4141內部振蕩器（考慮到它的頻譜）的頻率可能在有害頻帶內?；谶@個(gè)原因，配備了鎖相環(huán)（PLL），允許用戶(hù)在有害頻帶以外的寬頻范圍內同步內部振蕩器。鎖相環(huán)還可以抑制內置振蕩器的頻譜，使STw4141與系統的其它組件同步。

　　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(hù)可以通過(guò)專(zhuān)用引腳設置輸出電壓。這個(gè)功能在通過(guò)降低進(jìn)入睡眠模式的應用處理器電源電壓來(lái)節省電能的應用場(chǎng)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(gè)應用系統的功耗。

　　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。因為電池內部串聯(lián)電阻的原因，從電池汲取過(guò)多的電流可能會(huì )使電池電壓產(chǎn)生很大的變化。