在成熟的架构中增加一个唯一的 VOUT 选项即可实现这一功能。 该 2.2 V LDO 向外部处理器供电,而主输出则经过编程后用作四个固定电压中的一个,向 GPS 接收器供电。
LTC3108 也能管理一个系统中多个输出的充电和调节,其平均功耗很低,但在 GPS 接收器在位置轮询时会产生较高的周期性负载电流。 电源管理器基于一个 MOSFET 开关,利用一个外部升压变压器、一个小型耦合电容器组成了谐振升压振荡器。 这样,电源管理器就能将最低 20 mV 输入电压提升至一个足够高的水平,以提供多路稳压输出,向其它电路供电。 振荡频率由变压器二次绕组的电感决定,且通常为 10 kHz 至 100 kHz。
可编程输出
主输出电压 VOUT 由 VAUX 电源充电,用户可通过电压选择引脚 VS1、VS2 对该电压编程,使其成为四路稳压中的一路。 虽然 VS1 和 VS2 的阈值逻辑电压的典型值为 0.85 V,但建议将其接地或者连接至 VAUX。
当输出电压稍稍降至稳压值以下时,只要 VAUX 大于 2.5 V 就可产生充电电流。一旦 VOUT 达到合适的值,该充电电流即被切断。 VOUT 由内部可编程电阻驱动器设定,因此不需要阻值很大的外部电阻器,且这种外部电阻器易受板泄露和功耗的影响。
电源监视
电源良好比较器也用于监视电压 VOUT。 这是一个开漏输出,带有可达到 LDO 电压的弱上拉电阻 (1 MΩ);该输出会在 VOUT 充电至其稳压值的 7.5% 以内时升高。 如果 VOUT 下降超过 9%,那么 PGOOD 将降低,以向微处理器发出信号;PGOOD 用于驱动芯片 I/O,而不是驱动如 LED 等较大电流负载。 PGOOD 信号也可用于当 VOUT 达到稳压值时,唤醒处于休眠状态的微处理器或其它电路。
VOUT2 可由主机通过 VOUT2_EN 引脚接通和关断。 当 VOUT2 被启用时,会通过一个 1.3 Ω 的 P 沟道 MOSFET 开关连接至 VOUT。 这个由主处理器控制的输出可用于向外部电路供电,如没有低功耗休眠或关断功能的传感器、放大器。
把 VOUT2 上的去耦合电容降至最小,能使其更快速开关,进而缩短猝发时间,故能在无线传感器和发射机的脉冲应用中实现更小的占空比。 小型 VOUT2 电容器也能在 VOUT2 每次启用时将电容中充电过程中的电能浪费降至最少。 VOUT2 有一个约为 5 µs 的软启动时间,用以限制充电电流,并在 VOUT2 被启用时最大限度地减小主输出的毛刺。 此外,还有一个可将峰值电流降至 0.3 A(典型值)限流电路。 VOUT2 使能输入的典型阈值为 1 V、滞后为 100 mV,因此能兼容逻辑电路。
GPS 专用芯片
另外一种选择便是 GPS 专用芯片,而非模块。 MAX2741 L1 波段 GPS 接收器 IC 的总电压增益为 80 dB,级联噪声系数为 4.7 dB,能在针对室内跟踪解决方案且要求 -185 dBW 的各种应用中达到接收器灵敏度。
这一双路转换接收器能将 1575.42 MHz GPS 信号首先降频转换至第一 37.38 MHz IF,然后转换至第二 3.78 MHz IF。 采用集成式 2 位或 3 位 ADC(1 位 SING,1 位或 2 位 可选 MAG)对第二 IF 进行采样,并向基带处理器输出数字化信号。 集成式频率合成器有助于灵活地进行频率分配,从而能针对 2 MHz 至 26 MHz 基准频率采用单板设计。 由于采用集成式基准振动器,因此可在 TCXO 或晶体模式下工作。
该接收器采用 2.7 V 至 3.0 V 电源,在激活状态下电流消耗仅 30 mA,因此可采用能量收集源。 该器件采用 28 引脚 QFN 封装,能在 3 V 电压下以及此类小体积、高集成度接收器设计中在 -40°C 至 +85°C 温度范围内工作。
结论
利用最新的 GPS 和电源管理 IC、模块和天线设计,我们能开发出利用环境进行自供电的超小型设备,并且这样的机会将越来越多。 利用太阳能电池为锂离子电池充电并由专门的电源管理器连接,能让 GPS 接收器运用到更多的领域,带来各种令人兴奋的全新应用。
`