发展更高效的能源电网电源

智能电网的目的是允许通过电源进行通信以提高电网的效率。这是通过确保连接到电网的任何设备不仅对预期功能具有高能效，而且将以最有效的方式使用能源，最大限度地减少峰值功耗和平均整体功耗来实现。

为了达到这种效率水平，需要一个节能的 M2M 通信系统。该系统的核心是一个微控制器，例如超低功耗MSP430 MCU。为了最大限度地减少对 M2M 通信系统效率的影响，在不发射的情况下，优化MSP430 MCU的电源至关重要。一种方法是通过动态电压缩放技术。

使用动态电压缩放 (DVS) 技术可以通过降低系统中的静态电流来最小化功耗。

尽管LDO的电源效率并不出名，但如果使用得当，它们可以提高系统的电源效率。这种电源效率的提高是通过降低电源电压来降低 MCU 的时钟速度来实现的。随着电源电压的降低，还有一个额外的好处是减少了静态电流，从而进一步降低了功耗。

图 1：MSP430F21X1最低工作电压与时钟频率的关系

由于 MCU 可能只需要在预定时间(例如传输)内达到峰值性能，而在监控系统的其他功能时不需要，因此实施 DVS 可以降低系统功耗。

TPS780等 LDO可轻松实现集成 DVS 解决方案。

图 2：TPS780 DVS 实施

TPS780具有引脚可选双电平输出电压的 150mA 毫微级 IQ、低压降稳压器

TPS780 系列低压差 (LDO) 稳压器具有超低功耗、小型化封装以及通过 V SET引脚可选择的双电平输出电压电平的优势。

提供双电平输出电压的超低功耗和动态电压调节 (DVS) 功能使设计人员能够为特定应用定制功耗。当微处理器处于睡眠模式时，设计人员现在可以在电池供电设计中切换到较低的电压电平，从而进一步降低整体系统功耗。这两个电压电平在工厂预设并使用 EPROM 存储，并且可用于固定输出电压设备。

TPS780 系列 LDO 旨在与 TI MSP430 和其他类似产品兼容。使能引脚与标准 CMOS 逻辑兼容。TPS780 系列还具有热关断和电流限制功能，可在故障条件下保护器件。所有封装的工作温度范围为 T J = –40°C 至 125°C。对于需要双电平电压选项且仅在标准 I Q上的成本敏感型应用，请考虑 I Q为 1.0 µA 和动态电压缩放的 TPS781 系列。

其他 DVS 解决方案可以通过使用 ANY-OUT TM LDO，例如TPS7A83 来实现。ANY-OUT TM LDO 可以实现 255 种不同的电压，分辨率为 50mV 或 100mV。 ANY-OUT TM器件具有 1A 驱动能力，因此对于MSP430 MCU来说它是多余的，但可能对其他需要 DVS 的高功率电路感兴趣。

另一种选择是使用两个独立的 LDO，如图 3 所示。

图 3：使用两个固定输出 LDO 的 DVS

启用高 Vout LDO 会强制低 Vout LDO 停止其调节。禁用高压 LDO 允许低压 LDO 再次进行稳压。图 4 显示了从一个 LDO 到下一个 LDO 的转换。

图 4：从 3.3V LDO 到 1.8V LDO 的转换

监控这些电源并确保系统中不存在过压情况将需要使用电压监控器。TPS3831具有极低的静态电流和小尺寸，非常适合这项任务。

图 5：TPS383x作为 MCU 监控器

对于集成在单个封装中的多个电压监视器，TPS386000是集成和独立延迟时间的最佳选择。

图 6：TPS386000示例电路

LDO 和电源电压监视器是管理电源和确保智能电网系统高效运行的重要组成部分。