ASP4644芯片低功耗设计思路解析

ASP4644芯片是国科安芯推出的一款4通道输出的DCDC转换器,它内置功率MOSFET和电感,适用于4-15V的宽输入电压范围,每通道可输出0.6~5V电压,最大可驱动5A的负载。对于更大的负载,可将4个通道输出并联使用。

功耗是衡量芯片性能的一个重要指标,功耗越低,电子设备的续航时间越长,减少了散热问题,降低能耗。ASP4644单通道工作时,通过拉低RUN引脚使芯片进入关断模式,此时芯片将会处于低功耗模式,整体消耗十几微安电流。

在芯片的关断模式下,为了保证芯片再启动正常,芯片内部用于供电的LDO,BG和使能控制模块是不关断的,以保证芯片使能信号的正常输出,保证再启动正常。

图1 LDO开启模式电源拓扑

这种模式下,LDO,BG和使能控制模块将会一直处于开启状态,会持续消耗电流,增加芯片在关断模式下的功耗。

为了降低关断模式下功耗,关断LDO、BG和使能控制模块,可以降低功耗,但是使能模块的电源信号来自LDO,在芯片再启动的这个过程中,使能控制模块输出信号可能会处于不确定的状态,导致启动阶段内部的逻辑混乱,影响芯片的正常启动。

在ASP4644的设计中,我们采用预稳压模块来为使能模块供电,在关断模式中,LDO和BG也会受到使能信号控制关闭,而节省大量功耗。

图2 LDO关断模式电源拓扑

使能模块的电源电压来自预稳压模块,该模块常开,并且功耗很小,会一直发送使能信号,因此既减小了整体在shutdown模式下的功耗,也避免了芯片再启动的逻辑问题。

为了在关断模式下,尽可能地减小功耗,设计预稳压模块时,应当以低功耗为主,适当地简化电路。由于预稳压模块只给使能控制模块供电,而使能控制模块功耗很小,因此,预稳压模块采用五管OTA运放结构的LDO来驱动,偏置电路也相对简单,实现低功耗的同时也不会占用太大面积,电路具体结构如下。

图3 预稳压模块偏置电路原理图

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