无线应用正在改变人们生活的方方面面：移动设备可在改善生活质量的同时，简化患者监护；智能仪表可通过简单的消费者互动灵活地控制电源需求；楼宇技术不但支持对生活方式的灵活调节，而且还可降低整体功耗。不过，这些应用大多使用电池供电，部分应用(如电表、水表)要求在单颗电池的情况下运行时间长达10年。因此，不可避免地面临如何在电池和设备的体积之间取得平衡，以及尽可能延长电池使用时间的挑战。
为进一步降低无线应用的功耗，德州仪器(TI)日前新推出一款集成旁路开关与独特DCS-Control技术的3MHz、100mA同步降压DC/DC转换器TPS62730。该最新器件在基于MSP430 MCU的低功耗无线应用中，可比同类竞争解决方案的电池运行时间延长20%。该高性能器件工作电流仅为25uA，可支持多种低功耗应用，如蓝牙低功耗系统、仪表计量与楼宇技术、移动电话、消费类电子、医疗以及人机接口等设备。
目前大多数的DC/DC转换器效率可超过90%，避免额外能源损耗的一个方法是将电池直接连接至负载，没有任何稳压，从而节省成本和空间。但是实际上并不完全是这样，在电池直接供电时，负载自身的功耗仍然过高。这是因为这些器件的最低电源电压已经接近放电电池水平。
图1：采用TPS62730与CC2540 蓝牙低功耗片上系统器件的系统框图。
德州仪器中国区高性能模拟产品业务拓展工程师潘靖表示，目前一些RF器件(比如CC2540)的电池供电电压在2伏左右就已经足够。而我们使用的钮扣电池，其电压范围通常在2伏到3伏之间。当电池是3伏的新电池时，高于2伏的电压所做的都是无用功，作为能耗被白白浪费掉了。
TPS62730由两部分组成：传统的降压转换器和旁路模式，这是因为当设备出于睡眠或者低能耗的状态时，实际上它消耗的电流非常低，此时完全没有必要用DC/DC对电压进行转换，因为本身电流非常小，整体功耗仍然是非常低的。潘靖指出，当RF设备工作的时候，其电流大概会在几十毫安到一百毫安之间，在这种情况下，我们就会用降压转换器对电池电压进行转换，得到一个2伏左右、但已经足够让一套RF设备正常工作的电压，以便整体的效率能够得到提升。从 DC/DC降压到旁路模式的转换可由用户选择，也可以自动运行。
在传输与接收模式下，TPS62730不但可实现高达95%的转换效率，而且还可降低电池电流损耗。超低功耗旁路开关，在睡眠及低功耗模式下电流损耗仅为30nA。此外，TPS62730转换器所生成的典型输出电压纹波低于15mVpp，可为支持TI 2.4GHz CC2540和CC430片上系统(SOC)等低功耗RF应用提供低噪声性能。
图2：采用TPS62730与CC430低功耗MCU的系统框图。
TPS62730采用了TI专利的DCS-Control控制模式，这是一项高级稳压拓扑技术，在单个器件中整合了磁滞及电压模式控制的优势，支持优异的AC线路与瞬态负载调节。该特性可在PWM 和节电模式间实现顺畅的转换。此外，其它电压反馈环路还可确保DC准确度。DCS-Control技术能够降低研究外部过滤组件的需求，从而可减少相关空间与成本。
此外，由于大容量电池价格高昂，通过在解决方案中增加 TPS62730来降低电池电流，能够大幅降低电池成本。“利用该产品能够在电池容量不变的情况下，让整个系统运行更长的时间；或者在工作时间要求不变的情况下，可以使用更低成本的电池，从而使整体的应用成本得到下降。”潘靖解释说。
1毫米×1.5毫米的QFN封装使得该产品便于安装在主PCB上，加入0402电容器和0603电感器后，整体解决方案的面积小于12平方毫米，最大高度为1毫米。该产品的千片批量价为每片0.85美元。
TPS62730的主要特性包括：
整个负载范围内极低的输出电压纹波(不足15mVpp的典型值)可为RF应用带来极大的优势；
12mm2的小型解决方案：3MHz频率及固定输出电压选项仅需3个外部组件；
1.9V至3.9V宽泛输入电压不但支持Li-SOCI2、LiSo2以及Li-MnO2等基本锂离子电池化学成分，而且还支持两种碱性电池；
典型值为30nA的超低功耗关断/旁路模式电流支持现代RF收发器的睡眠与低功耗模式。 |
