設計一個(gè)僅在空載時(shí)消耗微安電流的DC/DC轉換器可以比作為更輕盈的液體加油的肌肉車(chē) - 你可以讓它工作，但這并不容易。在大多數現代DC/DC轉換器中，滿(mǎn)載電流的高效率是常見(jiàn)的;然而，當負載被禁用或斷開(kāi)時(shí)實(shí)現高效率仍然是一項困難和/或昂貴的任務(wù)。

　　許多汽車(chē)和工業(yè)應用需要從主電源到電源的高效12 V或24 V降壓功率轉換。滿(mǎn)載時(shí)的負載點(diǎn)（POL）電壓，但在器件處于空閑或關(guān)閉狀態(tài)時(shí)也需要非常低的電流消耗。為了實(shí)現如此低的電流，您可以輕松地使用低壓差穩壓器（LDO）與降壓轉換器并聯(lián)，以在系統進(jìn)入輕載/空載狀態(tài)時(shí)實(shí)現電池的最小電流消耗。

　　最終，延長(cháng)系統電池壽命的理想情況是禁用輸入電源中的所有可能設備。但是，在某些情況下，系統內的某些組件仍然需要一個(gè)子調節電壓，以便在關(guān)機狀態(tài)期間與其他系統模塊通信（即汽車(chē)應用中的CAN總線(xiàn)收發(fā)器）。不專(zhuān)門(mén)設計用于輕載效率的DC/DC轉換器可以在無(wú)負載的情況下消耗幾毫安。此外，具有高輕載效率的轉換器將采用頻率折返方案和非連續模式操作，從而導致噪聲輸出電壓和過(guò)多的EMI輻射。 LDO非常適合輕負載情況，因為它們可以設計為在保持低噪聲輸出電壓的同時(shí)消耗非常低的電流。進(jìn)入輸入的空載電流（也稱(chēng)為“接地電流”）可以是幾微安或更低的量級。因此，將轉換器和LDO的性能結合起來(lái)，具有明顯的優(yōu)勢。

　　如果設計人員能夠在負載為負載時(shí)禁用DC/DC轉換器，則可以采用并行使用這兩種方法的簡(jiǎn)單方法。最小，即對用于負載的轉換器使用相同的啟用/禁用信號。圖1中可以看到一個(gè)例子。
　

       圖1：與LDO并聯(lián)的DC/DC轉換器的框圖（由德州儀器提供）

圖2給出了低IQ LDO效率曲線(xiàn)的一般示例，該效率曲線(xiàn)用DC/DC轉換器的效率曲線(xiàn)繪制，用于更高的電壓轉換（即12 V至1 V）。在輕負載時(shí)，LDO更有效。如果系統在輕負載下花費大量時(shí)間，使用LDO來(lái)調節電壓可以顯著(zhù)提高系統總效率。
　

圖2 ：低IQ效率曲線(xiàn)的一般示例（由德州儀器提供）。

　　實(shí)現圖1中的電路要求將轉換器輸出設置為高于最大LDO輸出電壓的電壓。在正常操作中，當轉換器使能時(shí)，轉換器將調節輸出電壓并向負載提供電流。大多數LDO無(wú)法吸收電流，依靠來(lái)自通過(guò)器件的負載電流來(lái)調節輸出。將LDO的輸出電壓拉高到其標稱(chēng)電壓以上將迫使LDO進(jìn)入未調節狀態(tài)，此時(shí)電流不會(huì )從輸入流出輸出，DC/DC轉換器將有效地運行，就像LDO沒(méi)有連接一樣。

　　一旦DC/DC轉換器被禁用，它將停止開(kāi)關(guān)，輸出電壓將降低，直到LDO開(kāi)始規范產(chǎn)出。再次使能時(shí)，DC/DC轉換器將以預偏置狀態(tài)啟動(dòng)（啟動(dòng)期間輸出上存在的正電壓稱(chēng)為“預偏置”）。轉換器將開(kāi)始其啟動(dòng)過(guò)程，而不會(huì )從電路中吸收任何電流。輸出節點(diǎn)，最終將輸出電壓拉高到標稱(chēng)LDO電壓以上，并重新控制輸出。

　　考慮使用1400 mAh電池計算簡(jiǎn)單的電池保存期限示例。假設電池完全充電后設備處于待機狀態(tài)，并且連接的電源是無(wú)負載時(shí)靜態(tài)電流為10μA的LDO或無(wú)負載時(shí)靜態(tài)電流為200μA的DC/DC轉換器。

　　電池容量
　　使用DC/DC轉換器的電池保質(zhì)期（完全初始充電）使用LDO的電池保質(zhì)期（完全初始充電）
　　1400 mAh
　　1400/0.2 = 7000小時(shí)
　　7000/24 = 291.7天
　　1400/0.01 = 140000小時(shí)
　　140000/24 = 5833.3天
　　電池壽命可延長(cháng)20倍。
　　現在討論將轉向如何使用TI器件實(shí)現該電路。
　　圖3中的電路顯示了LDO與DC/DC并聯(lián)的效率提升示例轉換器。

圖3：TPS709與TPS54331并聯(lián)（由德州儀器公司提供）。

　　選擇的LDO是TPS709 ，具有30 V輸入范圍，標稱(chēng)接地電流僅為1μA。 DC/DC轉換器是TPS54331，根據其輸入電壓范圍和高效率進(jìn)行選擇。與大多數類(lèi)似的DC/DC轉換器相比，TPS54331在輕負載時(shí)已經(jīng)表現出高效率。然而，在110μA（典型值）非開(kāi)關(guān)靜態(tài)電流時(shí)，轉換器的空載電流幾乎是TPS709在空載（1.3μA）時(shí)的接地電流的100倍，即使在開(kāi)關(guān)損耗和反饋電阻負載之前也是如此圖4顯示了TPS709和TPS54331之間的效率測量差異。圖4顯示了TPS709和TPS54331之間的效率測量差異。當TPS54331使能時(shí)，測量配置為VIN = 12 V，VOUT = 3.46 V，當TPS54331禁用時(shí)，VOUT = 3.3 V.

圖4：實(shí)現電路的效率，啟用和禁用TPS54331（由德州儀器公司提供）。

　　盡可能請注意，從10μA負載電流到10 mA，TPS709的效率將保持大致恒定在27％（VOUT/VIN）。當TPS54331使能時(shí)，由于空載輸入電流，它將以非常低的效率啟動(dòng)，但很快就會(huì )升高，在較高的負載電流下達到90％以上。當TPS54331使能時(shí)，TPS709不提供任何負載電流，因此可以忽略其接地電流。由此可以清楚地看出，當輸出負載電流為350μA或更低時(shí)禁用TPS54331將是有益的。

　　如果負載電路在啟用時(shí)具有高電流壓擺率，則可能需要將使能電路延遲到負載，以便在負載需要來(lái)自VOUT的電流之前，DC/DC轉換器有足夠的時(shí)間被啟用。這可以通過(guò)RC延遲輕松完成，但是，應注意在DC/DC關(guān)閉后負載不會(huì )保持開(kāi)啟狀態(tài)。與電阻器并聯(lián)的二極管可以實(shí)現這一點(diǎn)。圖5顯示了該電路的一個(gè)示例。

　　如何使用低壓差穩壓器提高降壓轉換器的輕載效率圖5：TPS709與TPS54331并聯(lián)，具有負載使能延遲（由德州儀器公司提供）。
　

圖6顯示了系統的系統響應時(shí)間范圍鏡頭，以及啟用信號使電路進(jìn)入1 A負載。

　　如何使用低壓差穩壓器提高降壓轉換器的輕載效率圖6：?jiǎn)��?dòng)和啟用/禁用圖3中的電路。