使用能量收集为功率利用提供电源管理功能

环境能源可以代表使用能量收集的设计中的不确定电源。在这些设计中，使用“电源良好”信号对于仅在可接受电平可用时才能使关键IC（例如MCU和存储器）的操作特别重要。工程师可以利用半导体制造商提供的各种可用解决方案来解决这个问题，包括ADI公司，飞兆半导体公司，凌力尔特公司，麦克雷尔公司和德州仪器公司等。

对于能量收集设计，需要依赖来自环境能源的涓流功率驱动相应的需求，不仅需要仔细关注单个设备的功耗和总体功率预算，还需要能够检测何时功率达到最低水平电路操作所需。对于许多能量收集应用，正确的电路操作仅需要识别系统功率已达到所需水平。对于相关的IC，这种识别以“电源良好”信号的形式出现，当电压电平达到工程师设定的阈值时，该信号保持启用。

对于更复杂的设计，工程师可以利用专用PMIC或专用能量收集设备中的复杂电源管理功能。然而，对于旨在最大限度地减少设备数量和系统复杂性的设计，工程师还将发现内置于能量收集设计核心组件中的组件功能。

低压差（LDO）稳压器，如德州仪器（TI）TPS797xx系列，飞兆半导体FAN2558，麦克雷尔MIC5248和MIC5258以及ADI公司ADP2140等，提供特定的“电源良好”输出信号作为漏极开路输出。通常用于基于MCU的低功耗应用，这类器件提供的电源良好信号通常可以直接使用，也可以只使用简单的上拉电阻。它可以直接用作MCU的上电复位信号或低功率信号，适用于更一般的应用。

与此类其他器件一样，TI TPS797xx器件中的片上比较器将VOUT与片上参考信号进行比较（图1）。当VOUT超过TI TPS797xx器件中稳压电压的约90％时，电源正常信号保持有效，直到VOUT降至约90％以下。

图1：在TI TPS797xx LDO系列中，当VOUT超过参考电压电平的约90％时，电源正常信号有效。片上比较器（德州仪器公司提供）。

Fairchild FAN2558电源良好信号提供更严格的容差，当VOUT上的电压大于指定输出电压的95％时断言 - 以及增加额外的监控条件，包括热关断和过流压降检测。飞兆半导体器件还包括电源良好输出延迟，允许额外的时间使电源电路稳定，然后再启用依赖于电源良好输出信号变化的任何负载（图2）。

图2：Fairchild FAN2558 LDO使用延迟电源良好输出，不仅可以发出低电压操作信号，还可以发出其他故障信号。请注意，这是固定输出电压版本。旁路引脚仅在FAN2559上提供（由Fairchild Semiconductor提供）。

与飞兆半导体器件一样，Micrel MIC5248和MIC5258 LDO IC也可根据电压，热关断和过流压降条件提供延迟电源良好信号。 Micrel器件提供更严格的容差，提供89％Vout的低阈值和97％VOUT的高阈值。

对于ADP2140 LDO中的电源良好输出信号，ADI公司在电压监控电路中引入了少量迟滞，进一步对测量信号进行去线，以减少噪声或外部扰动可能无意中触发电源良好信号的可能性。

如果规格要求没有电源良好输出的稳压器，工程师通常可以使用可用的输出引脚设计一个。例如，德州仪器（TI）TPS61175不提供内置电源良好信号，但工程师可以使用外部比较器（如德州仪器TL331）设计一个，以将VOUT与TPS61175的内部基准电压进行比较，该基准电压由TPS61175的FREQ输出跟踪。信号（图3）。

图3：在这种情况下，工程师可以使用外部比较器来设计电源良好输出，以监控Vout与TI TPS61175 LDO中FREQ信号跟踪的器件内部基准电压之间的差异（在德州仪器公司提供） 。

专为能量收集应用而设计的设备通常包括内置电源良好信号。例如，凌力尔特公司的LTC3108和LTC3109 DC/DC转换器将多个输出源与连接到初级电压输出的电源良好信号相结合。两款器件均具有-7.5％的功率良好阈值，相对于上升电平的VOUT和下降电平的Vout的-9％。线性部件具有在这些设备上打开辅助输出电源VOUT2的附加功能。因此，例如，LTC3108/9电源良好信号可用作上电复位信号以启动MCU。反过来，MCU可以根据需要打开VOUT2，为缺少内置睡眠模式的传感器和放大器等外部电路供电。

德州仪器bq25504采用电池管理功能设计，具有类似的电源良好信号及其VBAT_OK输出信号。使用此设备时，VBAT_OK用于在蓄电池或电容器上的电压降至预设临界水平以下时向连接的MCU发送信号，指示应立即降低负载以防止出现欠压状态。 TI建议在实际设计中，VBAT_OK将用于驱动位于其VSTOR电压输出和负载之间的外部开关，以在能量收集应用中将负载与能量存储设备分离。

在由不同环境能源驱动的能量收集设计中，使用准确的电力良好信号至关重要。工程师可以在许多器件中利用内置的电源良好信号，或者使用外部比较器设计简单的电源良好电路，以监控VOUT与参考电压电平之间的关系。在许多情况下，专门为能量收集而设计的器件将电源良好输出信号与多个电压源相结合，以提供优化低功耗设计中功率利用所需的灵活电源管理功能。