在模拟电源设计中降低功耗

也许你们中的一些读者已经看过新的漫威超级英雄电影：蚁人与黄蜂女(2018)。在其中，迈克尔·道格拉斯（Michael Douglas，1944 年 - ）饰演的亨利“汉克”皮姆博士发现了缩小任何你能想象到的东西的力量。他把自己的大楼缩小，像旅行箱一样卷起来的场景特别酷。虽然他使用尺寸变化技术的能力创造了一部有趣的动作片，但在现实世界中，这种能力也正在进入模拟电源设计的最新技术进步——减去打开通往量子领域的隧道的能力，课程。

物联网 (IoT)被称为智能革命。这场革命的特点是围绕传感器和机器的连接进行突然、彻底和彻底的技术变革。之所以称为“革命”，是因为它对社会管理商品和服务的生产、分配和消费的方式产生了巨大影响。

当今以智能手机和个人可穿戴设备形式出现的移动设备的激增允许无线通信的自主操作，以通过射频(RF) 无线技术传输数字编码信息。通常，物联网的理想状态是最大限度地降低传感设备在其活动和睡眠状态下的功耗。最大限度地减少功耗允许长期使用电池，而无需不断充电、更换或处理。与此相伴的是对更小包装体积的渴望。然而，小封装限制了电池可用的库仑容量，以毫安时 (mAh) 为单位。

常用的物联网设计规范通常寻求 10 年的货架和服务寿命。为实现这些目标，领先的电源技术公司ROHM Semiconductor将其研发 (R&D) 资源集中在降低集成电路 (IC) 功耗上。在 ROHM 的开发工作开始时，电源 IC 的行业最低基准电流消耗为 360nA。ROHM Semiconductor 利用他们的模拟专业知识，开发了一个新的产品线，即 Nano 系列，以实现需要更少能量运行的更紧凑的部件。

双管齐下的方法：Nano Pulse Control TM

制造更小模拟功率部件的一种方法是减少开关导通 时间以及电感线圈的尺寸。ROHM 着手开发超高速控制技术，将开关时间缩短到其传统产品 (120ns) 的 1/10（9ns 时）以下。他们将这种超高速控制技术命名为Nano Pulse Control TM。

除了模拟电源模块的更快开关速度外，尽可能稳定地控制最窄的脉冲宽度还为需要大降压比的应用提供了单片电源解决方案，例如轻度混合动力电动汽车 (HEV)，其中需要从 48V DC到 3.3V DC (14.5:1) 的电压转换。

ROHM Semiconductor 的 BD9V10xMUF Buck Converters with Nano Pulse Control TM非常适合这个角色，可以直接替代当前的两步降压转换器，减少空间要求，同时简化电源系统设计。这些 1 通道、1A（最大输出）、宽输出电压范围（0.8V DC –5.5V DC）、1.9MHz–2.3MHz 的同步降压转换器具有 Nano Pulse Control TM，提供了更小型化和避免 AM 无线电干扰的解决方案在汽车子系统中。具有宽输入电压范围 (16V DC –60V DC ) 和非常短的最小脉冲宽度，它们可以直接从 60V DC降压→ 2.5V2MHz 时的直流(24:1)。除了 HEV，Nano Pulse Control TM还在从工业机器人到基站子电源的各种应用中提供价值（图 1）。

 

纳米能量

然而，有一种比 Nano Pulse Control TM更直接的方法，它涉及利用消耗极低电流的 IC 设计模拟电源产品以实现稳定运行。低电流消耗部件直接导致需要长期使用电池供电的应用和设备取得更大的成功。这些部件还适用于极低功耗环境，例如通过光、热和振动产生少量电能的能量收集系统。可以从这项技术中受益的应用包括烟雾探测器、恒温器、便携式设备、可穿戴设备、没有备用开关的低Iq应用以及能量收集设备。

Nano Energy TM是 ROHM Semiconductor 开发的一项突破性技术，可降低超轻负载期间的电流消耗，同时最大限度地减少随之而来的权衡。它将双极结型晶体管 (BJT) 以及互补金属氧化物半导体 (CMOS) 和双扩散金属氧化物半导体 (DMOS) 晶体管技术集成到独特的 0.35µ BiCDMOS 功率工艺中。结果是静态电流消耗仅为 180nA，为业内最低。

BD70522GUL超低 Iq DC/DC 降压转换器中内置的Nano Energy TM技术在无负载（即待机）状态下提供两倍于传统产品的电池驱动时间。内置无缝切换模式控制 (SSMC) 功能，可根据负载电流平滑自动切换负载模式，提供高于 90% 的电源转换效率。与纳米能源TM技术，在业界最宽的电流范围内实现高转换效率：10µA–500mA，同时消耗小于 1µA。它提供恒定导通时间 (COT) 控制以及超低功耗 (ULP) 模式，以提供卓越的瞬态响应。使用 VSEL 引脚可以从九个预设电压中选择输出电压。当输入电压接近输出电压时，IC 进入 100% ON 模式，此时开关操作停止。

结论

智能革命需要尖端的模拟电源解决方案。拥有皮姆博士的力量可以轻松缩小物理尺寸和电力消耗，那就太好了。然而，在此之前，ROHM Semiconductor 提供其商标和专有的 Nano 系列，该系列采用双管齐下的方法——Nano Pulse Control TM和 Nano Energy TM——仅提供最基本的功率。ROHM Semiconductor 的 Nano 系列提供业界领先的降压比和超低电流消耗，甚至可以满足最苛刻的应用。这将帮助您（工程设计师）成为超级英雄。

 

审核编辑 黄昊宇