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所有电压轨都需要使用低静态电流(Low Iq)吗?

2019-08-23 13:21 来源:德州仪器 编辑:电源网

所有电压轨都需要使用低静态电流(Low Iq)吗?

所有超低功耗系统的设计师都非常关心电池的使用寿命。健身追踪器的电池需要多长时间充电一次? 而对于一次性电池系统而言,技术人员需要隔多久维护一次智能电表或更换电池? 显然,设计的目标是尽可能延长电池续航时间。对于健身追踪器来说,电池能够续航一周是比较理想的,而智能电表可以使用20年甚至更长的时间。为实现这一续航时间,在设计各个子系统时需要考虑哪些因素呢?

许多系统往往启用一到两个电压轨,它们为系统微控制器(MCU)、关键传感器或通信总线供电。这些常开式电压轨必须保持很高的效率才能延长电池续航时间。优化设计的子系统能够将每个常开式子系统消耗的电流降到最低 — 总电流通常低于10µA,甚至是1µA。正如如我在技术文章中所说, 要实现超低功耗,需要对这些子系统都进行优化。电压轨的电流消耗很低意味着电源静态电流(IQ)超低, 例如60 nA IQTPS62840。

您也许觉得,在运行时将每个电源的电流消耗降至最低是最重要的。降低IQ可以提高效率,那么降低电池的功耗也就能够延长电池的续航时间。但是,效率是否能够一直显著提高呢?对在相对较高的负载电流下运行的系统(如:显示器和某些传感器)而言,答案显然是否定的;输出功率远远超过电流消耗IQ。例如,如果健身跟踪器的显示器在5 mA(总功率60毫瓦)下的分电压为12 V, 那么3.6 V电池(总功率0.36 mW)下的的100µA IQ分电流是微不足道的。

对于这些类型的子系统而言更重要的是禁用时的功耗。为节省电量,超低功耗系统会在大部分时间关闭耗电的子系统。因此,关机电流对系统电池的寿命也非常重要。这种经常被称为漏电的电流可能非常大,因此必须加设一个负载开关来断开子系统的电源,进一步降低关机电流。TPS62748高效降压变换器可为这些系统提供负载开关和360 nA 超低静态电流IQ。

不使用负载开关时,如果装置与负载之间有连接路径,则必须同时考虑进入设备本身的漏电流和负载情况。这是使用升压转换器经常面临的一种情况,因此有时会加设特定电路来断开这些路径,如TPS61046升压转换器内的隔离开关。在其他情况下,这条路径经过特殊优化,可以允许旁路操作——在禁用设备中以低于50nA的停机电流消耗为负载供电。

为特定子系统选择合适的设备类型—超低静态电流IQ或超低关机电流是非常重要的。这些细微差别在每个超低功耗系统从可穿戴设备到智能电表,再到医疗设备中都很普遍。所以在选择最佳解决方案前,需要谨慎考虑应用需求。

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