如何實現創新型雙輸出LDO電源的解決方案

　　圖4是雙輸出拓撲線圈電流的波形。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前向電壓而產生的功耗（見圖1），在二次循環期間，NMOS晶體管短接二極管D，導致功耗降低。

　　（7） 線圈內的電流可能會逆轉是同步整流技術已知的缺點，這會導致功耗增加。STw4141解決了這個難題，方法是當IL=0時，將NMOS晶體管關斷，預防線圈內電流回流。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，通過進入PFM模式，效率得到進一步提高。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能夠自動選擇模式，無需用戶介入即可實現最佳的效率。

　　圖 5 效率特性

　　PFM模式的使用方式取決于芯片的應用場合。因為在PFM模式下功率轉換是異步的，電磁輻射可能會在應用敏感的頻率下產生頻譜噪聲。如果存在這種制約因素，那么可以使用兩種方法進行配置：PFM模式完全禁用；用戶可以覆蓋自動開關，強制進入工作模式。設計人員利用覆蓋功能可以設計一個既節能省電又無頻譜干擾的電源系統。在待機模式下，任務時段性完成95%過程的應用處理器是這種系統的一個實例，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

　　頻譜干擾是一個問題，可能存在于敏感應用中，業內一直在研究這個現象。一份研究報告顯示，在實際應用中，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。基于這個原因，配備了鎖相環（PLL），允許用戶在有害頻帶以外的寬頻范圍內同步內部振蕩器。鎖相環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的多種產品。用戶可以通過專用引腳設置輸出電壓。這個功能在通過降低進入睡眠模式的應用處理器電源電壓來節省電能的應用場合十分有用。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。因為電池內部串聯電阻的原因，從電池汲取過多的電流可能會使電池電壓產生很大的變化。