使用外部SMPS的STM32L4xxxx的设计建议，超低功耗高性能应用指南


引言
STM32L4xxxx微控制器使用具有高度灵活性和高级外设集的新型架构，获得一流的超低功耗值。STM32L4和STM32L4+系列产品提供最佳能效，在超低功耗领域首屈一指。STM32L4xxxx器件基于Arm® Cortex®-M4，具有FPU内核。STM32L4系列微控制器的工作频率最高80 MHz，在频率为80 MHz时达到100 DMIPS的性能，而STM32L4+系列的工作频率最高120 MHz，在频率为120 MHz时达到150 DMIPS的性能。它们全部集成了Chrom_ART Accelerator™，同时还能保持尽可能小的动态功耗。STM32L4和STM32L4+系列采用灵活的功耗模式管理，可降低应用的整体功耗。 为了进一步使蓄电池使用寿命最大化，STM32L4xxxx超低功耗控制器具有外部SMPS（开关模式电源）版本通过从外部DC/DC（直流/直流）转换器而不是集成LDO生成VCORE逻辑供电来提高运行模式下的能效。这些器件（标有后缀“P”）使用不同的引脚排列，用两个必须连接到外部SMPS的VDD12供电引脚取代两个GPIO引脚。因此，可用GPIO的数量减少了2个。“运行”模式下的预期功耗增益可高至~60%。本应用笔记仅适用于表 1中所列产品（详情请参见相应数据手册[3]的订货代码）。
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1 预期功率增益

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通过使用外部开关模式电源（SMPS）而不是集成低压降调节器（LDO），可使用等于内部VCORE供电电压与VDD电压之比的因子来优化功耗。SMPS带来的改善只取决于SMPS效率和VDD电压。

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表 2代表了在Nucleo -144 SMPS板[2]上使用STM32L496器件获得的典型增益，其中VDD12 =1.1 V且VDD = 3.3 V（在运行模式下）。如上面的表格所示，使用SMPS可以显著降低微控制器的能耗，在该Nucleo板下增益可达63%。

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表2. Nucleo -144 SMPS板的典型增益，其中VDD12 = 1.1 V且VDD = 3.3 V（在运行模式下）

如上面的表格所示，使用SMPS可以显著降低微控制器的能耗，在该Nucleo板下增益可达63%。

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2 硬件说明

2.1 硬件概述

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STM32L4xxxx超低功耗微控制器内置两个线性调压器，用于为其数字部分供电。关于STM32L4系列各种功耗状态的详细信息，请参见AN4621[5]。当STM32L4xxxx处于运行、睡眠或停止0模式时，它使用其内部主调压器。STM32L4 SMPS封装允许将外部电源连接到VDD12引脚。这种情况下，如果连接到VDD12引脚的外部电源超过内部生成的电压（VDD12I）50 mV或更多，主调压器（MR）会被自动禁用，并由外部源提供数字电流。

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