發(fā)展更高效的能源電網(wǎng)電源

智能電網(wǎng)的目的是允許通過(guò)電源進(jìn)行通信以提高電網(wǎng)的效率。這是通過(guò)確保連接到電網(wǎng)的任何設(shè)備不僅對(duì)預(yù)期功能具有高能效，而且將以最有效的方式使用能源，最大限度地減少峰值功耗和平均整體功耗來(lái)實(shí)現(xiàn)。

為了達(dá)到這種效率水平，需要一個(gè)節(jié)能的 M2M 通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)的核心是一個(gè)微控制器，例如超低功耗MSP430 MCU。為了最大限度地減少對(duì) M2M 通信系統(tǒng)效率的影響，在不發(fā)射的情況下，優(yōu)化MSP430 MCU的電源至關(guān)重要。一種方法是通過(guò)動(dòng)態(tài)電壓縮放技術(shù)。

使用動(dòng)態(tài)電壓縮放 (DVS) 技術(shù)可以通過(guò)降低系統(tǒng)中的靜態(tài)電流來(lái)最小化功耗。

盡管LDO的電源效率并不出名，但如果使用得當(dāng)，它們可以提高系統(tǒng)的電源效率。這種電源效率的提高是通過(guò)降低電源電壓來(lái)降低 MCU 的時(shí)鐘速度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。隨著電源電壓的降低，還有一個(gè)額外的好處是減少了靜態(tài)電流，從而進(jìn)一步降低了功耗。

圖 1：MSP430F21X1最低工作電壓與時(shí)鐘頻率的關(guān)系

由于 MCU 可能只需要在預(yù)定時(shí)間(例如傳輸)內(nèi)達(dá)到峰值性能，而在監(jiān)控系統(tǒng)的其他功能時(shí)不需要，因此實(shí)施 DVS 可以降低系統(tǒng)功耗。

TPS780等 LDO可輕松實(shí)現(xiàn)集成 DVS 解決方案。

圖 2：TPS780 DVS 實(shí)施

TPS780具有引腳可選雙電平輸出電壓的 150mA 毫微級(jí) IQ、低壓降穩(wěn)壓器

TPS780 系列低壓差 (LDO) 穩(wěn)壓器具有超低功耗、小型化封裝以及通過(guò) V SET引腳可選擇的雙電平輸出電壓電平的優(yōu)勢(shì)。

提供雙電平輸出電壓的超低功耗和動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié) (DVS) 功能使設(shè)計(jì)人員能夠?yàn)樘囟☉?yīng)用定制功耗。當(dāng)微處理器處于睡眠模式時(shí)，設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在可以在電池供電設(shè)計(jì)中切換到較低的電壓電平，從而進(jìn)一步降低整體系統(tǒng)功耗。這兩個(gè)電壓電平在工廠預(yù)設(shè)并使用 EPROM 存儲(chǔ)，并且可用于固定輸出電壓設(shè)備。

TPS780 系列 LDO 旨在與 TI MSP430 和其他類(lèi)似產(chǎn)品兼容。使能引腳與標(biāo)準(zhǔn) CMOS 邏輯兼容。TPS780 系列還具有熱關(guān)斷和電流限制功能，可在故障條件下保護(hù)器件。所有封裝的工作溫度范圍為 T J = –40°C 至 125°C。對(duì)于需要雙電平電壓選項(xiàng)且僅在標(biāo)準(zhǔn) I Q上的成本敏感型應(yīng)用，請(qǐng)考慮 I Q為 1.0 μA 和動(dòng)態(tài)電壓縮放的 TPS781 系列。

其他 DVS 解決方案可以通過(guò)使用 ANY-OUT TM LDO，例如TPS7A83 來(lái)實(shí)現(xiàn)。ANY-OUT TM LDO 可以實(shí)現(xiàn) 255 種不同的電壓，分辨率為 50mV 或 100mV。 ANY-OUT TM器件具有 1A 驅(qū)動(dòng)能力，因此對(duì)于MSP430 MCU來(lái)說(shuō)它是多余的，但可能對(duì)其他需要 DVS 的高功率電路感興趣。

另一種選擇是使用兩個(gè)獨(dú)立的 LDO，如圖 3 所示。

圖 3：使用兩個(gè)固定輸出 LDO 的 DVS

啟用高 Vout LDO 會(huì)強(qiáng)制低 Vout LDO 停止其調(diào)節(jié)。禁用高壓 LDO 允許低壓 LDO 再次進(jìn)行穩(wěn)壓。圖 4 顯示了從一個(gè) LDO 到下一個(gè) LDO 的轉(zhuǎn)換。

圖 4：從 3.3V LDO 到 1.8V LDO 的轉(zhuǎn)換

監(jiān)控這些電源并確保系統(tǒng)中不存在過(guò)壓情況將需要使用電壓監(jiān)控器。TPS3831具有極低的靜態(tài)電流和小尺寸，非常適合這項(xiàng)任務(wù)。

圖 5：TPS383x作為 MCU 監(jiān)控器

對(duì)于集成在單個(gè)封裝中的多個(gè)電壓監(jiān)視器，TPS386000是集成和獨(dú)立延遲時(shí)間的最佳選擇。

圖 6：TPS386000示例電路

LDO 和電源電壓監(jiān)視器是管理電源和確保智能電網(wǎng)系統(tǒng)高效運(yùn)行的重要組成部分。