利用低靜態(tài)電流 (IQ) 技術延長電池壽命而不犧牲系統(tǒng)性能的三種方法

電池供電設備的激增推動了全球對更好、更低成本的電池和電池組的需求。電池制造商正在引入新的化學物質和小型化電池組，這對電力需求提出了新的、復雜的限制。另一方面，基本功能保持不變。當今的電池必須能夠在不犧牲系統(tǒng)性能的情況下最大限度地延長運行時間并延長存儲壽命。

降低功耗時，首要任務是盡量減少低靜態(tài)電流 ( IQ )，從而延長電池運行時間。設備的IQ是指 設備處于待機模式或輕負載操作時從電池汲取的電流，或者換句話說，設備的電流消耗。 IQ可對設備效率產生重大影響。為了在空載或輕載條件下實現高效率，電池供電的應用需要電源管理解決方案，在嚴格調節(jié)輸出的同時保持超低電流消耗。

當前許多設計需要非常低的IQ ，約為納安 (nA) 量級。這種低靜態(tài)電流對于需要延長待機操作的各種應用至關重要，從電動汽車 (EV) 到電動工具、頭戴式耳機、頭戴式耳機和小型耳機。此外，這些類型的系統(tǒng) 99% 以上的時間都處于待機模式，因此待機或睡眠模式下的IQ可能是電池壽命的限制因素。

優(yōu)化各種電源管理構建模塊，例如 DC/DC 轉換器、低壓差穩(wěn)壓器 (LDO)、電源開關、基準電壓源、監(jiān)控器和電池管理器件，以實現低功耗并延長電池運行時間。

本文介紹了利用TI IQ技術延長電池運行時間和保質期而不犧牲性能的三種方法。

實現始終開啟的低功耗

利用超低泄漏工藝技術和新穎的控制拓撲來實現較長的電池運行時間。在系統(tǒng)處于待機模式時實現IQ可以延長電池工作時間。在

圖1中， TPS37-Q1監(jiān)控器為 EV 電池監(jiān)控提供 1μA(典型值)IQ，同時提供高達 65V 的電源電壓覆蓋范圍，而無需犧牲監(jiān)控電壓范圍或監(jiān)控響應時間。

圖1：使用TPS37-Q1 直接監(jiān)控 12V/48V 電池電壓

BQ25155等電池充電器 IC 的運輸模式IQ 為 10nA，有助于確保電池即使存放數月或數年也不會耗盡。TPS7A02等低功耗穩(wěn)壓器可實現25nA 的超低 IQ和僅為 3nA 的運輸模式IQ ，有助于顯著延長正常和斷電操作期間的電池運行時間。

實現快速響應時間

快速喚醒比較器和零 IQ反饋控制可實現快速動態(tài)響應，而無需犧牲低功耗特性。智能偏置方案可以在檢測到錯誤時立即加速比較器，有助于在不提高IQ 的情況下提高速度。例如，在圖 2 中，使用可實現 275 nA (典型值)IQ 的降壓開關穩(wěn)壓器TPS62843 ，其響應時間 × I?Q /I LOAD比其前代產品提高了 3 倍以上。確實有。此外，TPS37-Q1還實現了業(yè)界最佳的響應和檢測時間(典型值為 8μs)。這比行業(yè)替代方案快 2 倍到 10 倍。

圖 2 ：TPS62843 的負載瞬態(tài)特性(V OUT = 1.2V ，I OUT_MIN = 0A至I OUT_MAX = 300mA)

更小的外形 尺寸

電阻器和電容器的面積節(jié)省技術有助于集成到空間受限的應用中，而不會影響靜態(tài)功耗。下一代毫微功耗器件將不再需要許多外部上拉/下拉電阻器和電阻分壓器電路。它支持超小外形尺寸，例如TPS7A02，其芯片級封裝尺寸為 640μm x 64μm 。

減少電路板面積的另一種方法是將更多功能集成到單個芯片上。這種集成允許監(jiān)控器、參考系統(tǒng)、低壓差穩(wěn)壓器 (LDO)、電池充電器和 DC/DC 轉換器等多個模塊共享通用構建模塊，同時降低整體IQ BQ25125是一款電池充電器管理 IC，采用 2.5mm x 2.5mm WCSP(晶圓芯片級封裝)封裝，集成了多個IQ功能，可使用I 2 C 進行靈活控制。該產品使整個電源管理系統(tǒng)能夠應用于多種低功耗應用。

概括

隨著電池供電應用的激增，在不犧牲系統(tǒng)性能的情況下實現低靜態(tài)電流 ( IQ ) 似乎是一項艱巨的挑戰(zhàn)。 然而，情況并非總是如此。TI 的產品組合采用 IQ 技術，使您能夠實現超低功耗，而無需權衡性能或成本，從而最大限度地延長電池壽命并延長您的下一個電池供電。