Входное напряжение 10 - 25В
Выходное стабилизированное в диапазоне 2.5 - 3.5В, потребление нагрузки 100 - 500 мкА
КПД от 50% и выше желательно

У техаса есть Step-Down Charge Pump с подобными параметрами, но они на низкое входное

При таких токах нет смысла говорить о КПД, поставте любой подходящий по параметрам линейный стабилизатор.

Смысл в КПД есть. Входная цепь это падение на некоторой части схемы, с нее можно взять около 1мА не влияя на работоспособность схемы. Нагрузка -- это устройство на микроконтроллере, который просыпается, делает нужные операции и засыпает. Так вот есть желание подключить на входной миллиампер несколько потребителей.

Входная цепь может выдать в районе 20мВт, потребитель в среднем ест 1,5мВт. При 50% КПД преобразователя получается 6-7 потребителей, против двух при линейном стабилизаторе..

А нет ли возможности будить потребителей поочерёдно? Это помогло бы равномернее распределить нагрузку и не потребовало бы организации специального питания.

Потребители не зависимые. Но и при поочередном пробуждении потери на линейном стабилизаторе останутся.

Потребитель в активном режиме потребляет больший ток, но берет его со своей емкости

общим способом заставить работать импульсный преобразователь в микромощном режиме - перевести его в режим "вспышек". Между вспышками энергию для преобразования накапливает конденсатор в первичной высокоомной цепи (там где у вас 10-25 вольт). Скважность вспышек может быть очень большой, только не забыть на выходе поставить и конденсатор побольше. Собственный ток потребления преобразователем в задушенном режиме должен быть маленький ( для вашего случая 100 мкА , желательно не более ,хотя и возможно) .
Высокая частота внутри вспышки позволит уменьшить значение индуктивности дросселя, иначе при малых токах с этим дросселем будут трудности по изготовлению-доставанию.
поэтому, навскидку , берете микросхему L5973D , на вход INH ставите микромощную схему, организующую вспышки , например по гистерезису между 10-ю и 20-ю вольтами, и в принципе всё. Когда во время работы преобразователя входная емкость разрядится до 10V , глушите преобразователь и ждете роста до 20 V. Входная мощность ограничена по условию задачи , поэтому ничего не перегреется в принципе. На выходе будут небольшие пульсации в нерабочее время. Их можно побороть линейником или большой емкостью, если устроит.

А у других производителей Step-Down Converter смотрели ? Например Dallas, NXP, ST, Onsemi, National ?

Использую MAX1836, получаю из 12В 3,3В, потребление по 12 В порядка 20мкА на холостом ходу.
Правда входное до 24В. Но лучше и доставабельнее ничего не нашел.

Ищите у LT, например, LT3009 – 22V, 3mkA, max output current=20mA.

Больше никто подобного не делает.

Неплохо бы про бюджет сперва сказать. А то ведь, действительно, LTC3632 поставить, и нет проблем. Кроме цены... Задачи ведь радикально разные бывают, в зависимости от цен.

Я предложил LT3009, (а не LTC3632), 22V max, реверс защита, 20mA ограничения тока. Стоимость у Digi-Key $2.38 за штуку при единичных поставках и $1.15 за штуку при покупке 500 шт. При этом можно купить напрямую у LT начиная с 1-й штуки при цене $1.36 за штуку.
У LT есть и другие микрухи по-лучше.

У TI есть TPS715xx, 24V max, 50mA, 3.2mkA ток, стоимость у Digi-Key при единичных поставках $1.29.

LT3009 линейный стабилизатор, так же как и TPS715xx
LTC3631, LTC3632, LTC3642 самые варианты если верить даташитам, но цена.. да..

Я когда-то делал нечто подобное (надо было питать зарядное от его же дохлого аккумулятора, чтобы продолжать собирать с него статистику как можно дольше) — это был управляемый самим же контроллером зарядника SEPIC на биполярном BC847 и сдвоенном дросселе SRF0703 1 мГн, на выходе которого стоял супервизор STM1061N34 в качестве генератора сигнала ОС на пробуждение МК, после чего прошивка выдавала на базу ключа импульсы, соответствующие заведомо DCM при любом входном напряжении, пока не исчезал сигнал с супервизора. За SEPIC шёл LDO TPS78230, потому что там ещё были аналоговые цепи. Если здесь это не нужно, то на линейнике можно сэкономить. Если DCM нужно контролировать, то через диод и шунт завести на МК сигнал с анода выпрямителя SEPIC.