DCDC 转换器的节能方案考量

1.电池供电设备

近年来，移动设备、可穿戴式设备、IoT设备等电池驱动的电子设备已经无所不在。为了提高产品的设计灵活度并满足确保配置新功能所用空间的小型化要求，就要求这些产品上搭载的元器件的功耗要降低到极限，以实现小型化并延长电池使用寿命。

而要延长电池驱动的续航时间，存在着削减设备功耗和电池能量是否能够完全用尽的课题。设备的各种构成元器件均在采用各种方法努力削减功耗，对于直接转换电池能量并供给其他元器件的电源来说，努力进一步降低其功耗是非常重要的。

而要降低电源的功耗，就需要在任何负载条件和工作模式下都能抑制自身功耗并提高效率。电池输入时，输入电压从比设定的输出电压高的初始电压变为比设定的输出电压低的电压。因此，使用升降压型转换器是非常有助于最大限度地使用电池能量的，可以在输入（电池）电压比设定的输出电压高的状态下，进行高效率的降压工作，当输入低于设定的输出电压时，切换为高效率的升压工作，使输出电压保持在一定电压。换句话说，无论轻负载还是重负载都高效率、无论降压还是升压都可高效率工作的升降压转换器可以说是能够使电池寿命最大化的电源。

由电池供电的便携式产品制造商也面临着日益增大的压力，他们要将更多功能塞进外形尺寸已经受限的产品中，同时还要获得更长的电池工作时间。例如，大多数便携式媒体播放器(pMp)都有视频和Mp3播放功能。因此，内部电子电路需要多种具有不同功率级的低压输出轨。很明显，导致这一结果的主要原因是，大多数大规模数字集成电路的工作电压是1.2V或更低，而同时存储器和I/O电压需求可能在2.2～3.3V之间。这样，直接对锂离子电池使用多个单pOLDC/DC转换器越来越不实用了，因此系统设计师正在采用更加集成化的方法。

与传统线性稳压器相比，同步降压型转换器在电池工作时间上有极大改进，因为它提高了转换效率。这类转换器一般具有95%的转换效率，而且几乎无须任何散热措施。然而，这种高效率是以占用更多电路板空间为代价的，因为每个通道都要增加一个电感器，因此保持最小总体解决方案占板面积极其重要。通过将多个通道整合到一个同步降压型解决方案中，这些通道就可以全部用一个输入电容器工作，从而可保持解决方案占板面积最小。

2.ACDC转换稳压

寻找效率节省的一个明显地方是 AC/DC 电源，但负载点 (POL) DC/DC 转换器也可以帮助设计人员满足能源之星的要求。德州仪器 (TI) 的许多 POL 转换器都提供节能的 Eco-mode™ 脉冲跳跃技术，因此我必须亲眼看看传统的 DC/DC 转换器与采用 Eco-mode 控制方案的转换器相比如何。我查看了TPS563210，这是一款 4.5V 至 17V 输入、3A 同步降压转换器，TPS562210A 是采用 8 引脚 SOT-23 封装的简单易用型 2A/3A 同步降压转换器。两款器件均经过优化，最大限度地减少了运行所需的外部组件并且可以实现低待机电流。这些开关模式电源(SMPS)器件采用 D-CAP2 ™模式控制，从而提供快速瞬态响应，并且在无需外部补偿组件的情况下支持诸如高分子聚合物等低等效串联电阻(ESR)输出电容器以及超低 ESR 陶瓷电容器。该器件可在高级 Eco-mode ™下运行，从而能在轻载运行期间保持高效率。 TPS562210A  采用 8 引脚 1.6mm × 2.9mm SOT (DDF)封装，额定环境温度范围为–40°C 至 85°C 。

记录了以瓦特为单位的功耗量与显示百分比的传统效率图（表 1）。

表 1：以瓦特为单位的功耗

节能效果显着。如果系统包括四个 POL 转换器，则在 10mA 负载下的功耗粗略估计为 28mW（采用 Eco 模式控制方案）和 248mW（不采用 Eco 模式控制方案）。这意味着每年可节省约 2kWh！有了所有这些机顶盒，节省的费用很快就会增加。