分析RT5705 和 RT5707A這兩款Buck轉(zhuǎn)換器，睡眠消耗極低

一個(gè)成年人，如果工作時(shí)間少、睡覺(jué)時(shí)間多，要么是病人，要么是懶人，多被認(rèn)為是不好的。

相反，一個(gè)電子系統(tǒng)，如果工作時(shí)間少、睡覺(jué)時(shí)間多，多半屬于好的設(shè)計(jì)，因?yàn)樗?jié)能省電。

電子系統(tǒng)在工作和睡眠時(shí)都會(huì)耗電，但可能會(huì)有很大差別。有的系統(tǒng)睡眠狀態(tài)的消耗幾乎接近于零，我們用的筆記本電腦就是這樣，合起來(lái)就可以拿走，還可以用這樣的狀態(tài)代替關(guān)機(jī)，下次再用時(shí)很快可以恢復(fù)原貌。滿足這種極端需求的電源系統(tǒng)需要在工作時(shí)很強(qiáng)大，睡眠時(shí)可以關(guān)掉一部分，持續(xù)工作的部分則要消耗最小化。

需要將睡眠時(shí)的消耗降到極小的系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮使用下面的兩款 Buck 器件，它們的靜態(tài)電流消耗只有幾百 nA，甚至還帶有負(fù)載開(kāi)關(guān)，因而可以在輕載情況下獲得極高的效率，對(duì)延長(zhǎng)電池使用時(shí)間非常有利。

? 360nA 之 RT5707/A

RT5707 和 RT5707A 的輸入電壓范圍為 2.2V-5.5V，輸出電壓范圍分別為 1.2V-3.3V 和 0.7V-3.1V，負(fù)載能力分別為 600mA 和 400mA，可以支持峰值電流為分別為 1A 和 0.5A 的應(yīng)用，支持 100% 占空比應(yīng)用（意味著輸入、輸出壓差可以非常低）。這些參數(shù)其實(shí)都很平常，值得關(guān)注的是它們的靜態(tài)電流消耗典型值只有 360nA，因而可以取得非常好的輕載效率。
先來(lái)看看簡(jiǎn)化的原理圖：

這個(gè)電路太簡(jiǎn)單了，唯一值得說(shuō)道的是 VSEL1/2/3 這三個(gè)端子，它們的連接狀態(tài)可以決定輸出電壓，兩者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示：

其中，VSEL1/2/3 的狀態(tài) 1 表示連接 VIN，狀態(tài) 0 表示連接 GND。實(shí)際上，1 代表的是高電平，0 代表的是低電平，假如你要建立一個(gè)輸出電壓可調(diào)的電源系統(tǒng)，把這幾個(gè)端子和 MCU 的 GPIO 端子連接起來(lái)就可以了。假如你有多種電壓的應(yīng)用，備貨卻只需要一種，只是在不同的應(yīng)用中有不同的連接方式，這對(duì)減輕庫(kù)存壓力有很大好處。

RT5707/A 的封裝是晶圓級(jí)的 WL-CSP-8B（沒(méi)有我們常見(jiàn)的塑封材料外殼），平面尺寸僅有 0.9mmX1.6mm，包括焊球在內(nèi)的最大厚度只有 0.6mm，用在空間極其有限的穿戴式裝備中真是太恰當(dāng)不過(guò)了。

RT5707/A能實(shí)現(xiàn)超低靜態(tài)電流的原因是它采用一種被稱為 HCOT 的控制架構(gòu)，其中的 H 代表的是 Hysteretic，也就是我們常說(shuō)的滯回式或遲滯式；COT 則是 Constant On Time 的縮寫(xiě)，即固定導(dǎo)通時(shí)間。很顯然，H 的部分給了它低耗電特性，COT 則給了它快速響應(yīng)特性，這是從好的方面來(lái)看的。從不好的方面來(lái)看，H 會(huì)帶來(lái)較高的紋波，對(duì)某些應(yīng)用來(lái)說(shuō)需要考察其適應(yīng)性。下面就來(lái)看看規(guī)格書(shū)提供的 3.3V 輸出時(shí)的紋波數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖：

從中可以看出，輕載條件下的紋波較大（H 模式），重載以后紋波就大幅度下降了，因?yàn)榍罢呤请娏鞑贿B續(xù)狀態(tài)，后者是電流連續(xù)狀態(tài)。輸入電壓不同時(shí)，紋波表現(xiàn)不一樣，輸入電壓越低，紋波數(shù)值也越低，這種特性涉及到的是在能夠達(dá)成的最短導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)充入電感和輸出電容的能量的多少問(wèn)題。重載情況下的紋波表現(xiàn)就趨于一致了，因?yàn)殡姼须娏饕呀?jīng)連續(xù)了。從實(shí)用的角度看，大多數(shù)應(yīng)用在輕載時(shí)對(duì)紋波的要求其實(shí)是不高的，所以這里看到的特性中的不良部分對(duì)應(yīng)用的影響并不大。

現(xiàn)在來(lái)看看效率表現(xiàn)：

兩幅圖分別對(duì)應(yīng)不同的輸出電壓，輸出電壓越高則效率也越高，這是由物理規(guī)律決定的，我們無(wú)法改變此特性。重點(diǎn)在于無(wú)論是輕載或重載，它的效率都很好，尤其是輕載效率高到一般器件完全無(wú)法達(dá)到的程度，因而是短時(shí)工作、長(zhǎng)時(shí)待機(jī)應(yīng)用的理想選擇。

? 600nA 之 RT5705

RT5705 與 RT5707/A 類(lèi)似，但是有它特別的地方：一是輸出電壓可以設(shè)定出16 種值（1.8V-3.3V，步進(jìn)值為 0.1 V），負(fù)載能力為 1A；二是多了一個(gè)負(fù)載開(kāi)關(guān)，可以將開(kāi)關(guān)以后的負(fù)載供電完全切斷而只是保持主輸出的有效；三是多了一個(gè) Power Good 狀態(tài)指示輸出，可以用于需要時(shí)序管理的應(yīng)用中，或者就是單純地做一個(gè)狀態(tài)指示。因此，它的電路圖畫(huà)出來(lái)以后就是下圖這個(gè)樣子，其中含有主負(fù)載（如 MCU）和子負(fù)載（如 WIFI 模組、傳感器）的標(biāo)識(shí)框，說(shuō)明了系統(tǒng)不同部分之間的關(guān)系。

由于多了一些功能，RT5705 的靜態(tài)消耗也高一些，為 600nA，但仍然是一個(gè)很小的數(shù)值。

轉(zhuǎn)載自RichtekTechnology。