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德州仪器推低IQ电源解决方案改善电池使用难题

随着物联网的不断发展,越来越多的电子设备趋于小型化、智能化设计,人们对电子设备的电池也有了更高的要求,希望设备能长时间待机,或者在减少充电次数的情况下能使用更长的时间。而几乎所有的IoT设备都依赖于电池,如智能手表、医疗贴片以及电表等,这就需要电池能够在各种条件下可靠、长时间工作,怎样才能延长电池寿命呢?答案是更低的静态电流(以下简称IQ)。

为什么需要低IQ

通俗来讲,IQ是器件在不工作的情况下的电流,是影响系统待机功耗的最大因素。很多IoT设备都是在静态的、不工作的、监控状况下,功耗都是花在IQ上面,如果将IQ做的更小,降低充电次数,才可以延长电池寿命。低IQ在延长电池寿命与储存时间、实现更多功能、延长系统使用寿命,以及降低系统成本方面发挥着关键作用。

德州仪器(TI)电池管理系统产品线经理王世斌先生向大家介绍全新一代TI电源产品
德州仪器电池管理系统产品线经理 王世斌

TI一直致力于电源产品的开发,在业界处于较为领先的地位,在延长电池寿命方面也一直潜心研发,此次带来四款自耗电比较低的产品,帮助用户改善电池使用难题,提升用户体验。

IQ只有25nA的LDO

这款全新的LDOTPS7A02,具有超低静态电流,静态电流只有25nA,相较于上一代产品耗能降低了大概40倍,同时对瞬态负载响应非常快,对于1至50mA的负载瞬态,能够在5us以内响应,仅为对手产品响应时间的一半。此外,封装也比以前小了70%,这些特性有助于延长系统寿命及性能,非常适用于电网基础设施、楼宇自动化、医疗及便携式电子设备等功耗敏感型应用。

王世斌举例称,一般电表里面都有一次性的电池,它的体积比较小,而且化学比较稳定,由于功耗太高,需要经常更换电池,有了这款静态电流LDO,就可以达到电池的自耗电比LDO更高的状况,基本上在电池寿命周期里都不需要更换电池,大大节省了人力。

超低功率开关稳压器

由于电池动态、静态工作时间长短不同,当静态时间大于动态时,可以使用LDO,而在一些需要电池持续运行的应用中,则需要这款新型DC/DC转换器TPS62840。

这款超低功率开关稳压器,其工作静态电流仅为60nA,王世斌称,这个静态电流值是非常难达到的,需要在开关键里不断更新更新上管和下管,所以静态电流会比LDO高,但是相较于上一代产品降低了6倍,仅为业界类似器件的三分之一。较低的静态电流消耗可为负载极轻以及主要在待机、出厂模式下工作的系统提供更长的电池寿命。TPS62840的低IQ可以在1-µA的负载下实现80%的效率,比业界同类器件高出30%。

为改善噪声性能并减少信号失真,在设计该芯片时,做了两种可选模式和停止功能。此外,新型DC/DC转换器的输入电压(VIN)范围较宽,为1.8 V至6.5 V,能够支持各种化学电池和配置。工程师可以利用新型开关稳压器将其电池数量减少一半,或者在其设计中使用更小的电池。

得益于这些特性及其可选择的功能,TPS62840非常适用于由电池供电且持续运行的工业和个人电子产品应用中,如窄带物联网、电网基础设施设备和可穿戴设备等,它们都需要更高的灵活性和精度,拓宽无线范围,并减少电磁干扰(EMI)。

适用于纳米级供电设计的监控器IC

TI为延长电池使用寿命还推出了监控器解决方案。TPS3840是适用于纳米级供电设计的一系列高输入电压、高效监控器。

王世斌称,监控器99.99%的时间都是在睡眠状态,只需要非常低的自耗电,但是因为在监控过程中,内置的比较器会对过电和低压做一个保护,会对系统做复位,自耗电系统又是必须的,因此自耗电只能越低越好。

TPS3840拥有350nA静态电流,在大部分场景中,耗电非常低,帮助工程师在自供电系统中更大限度地降低功耗,同时可以提供高精度的电压监控,大大提高整体系统可靠性。此外,TPS3840具备宽输入范围,可在多种应用中实现高电压轨或多电池供电操作,可用作比较器或菊花链式通用供电监控器,或作为定序器。

得益于以上的特性,TPS3840非常适用于要求纳米级功耗与高精确度的最佳组合的应用,如电网基础设施、楼宇自动化、电子销售终端(EPOS)及便携式电子设备等。

新型电池充电器让你的电池充满电

在电池的设计中,都希望可以在同样的待机时间中,把电池做得更小,为避免电池出现充不饱和的现象,需要匹配更低的截至电流,TI推出了一款支持20mA截止电流的新型开关电池充电器ICBQ25619。

相比于支持高于60mA截止电流的产品相比,TI的BQ25619可增加7%的电池容量,实现更长的运行时间。BQ25619充电器还提供三合一升压转换器集成和超快速充电,在4.6V和0.5A输出时提供95%的效率。此外,凭借业界更低的静态电流,新型充电器可将即用型电子产品的使用寿命延长一倍。

BQ25619充电器可帮助工程师更有效地设计小型医疗和个人电子应用,如助听器、耳塞和无线充电盒、IP网络摄像头、患者监护器件和个人护理应用。

王世斌称,除了开关电源的充电器,TI也有相对应的线性充电器产品DQ25150,主要应用在小型电池如耳机中的电池中,整合了LDO和ADC做数据采样,拥有超低IddQ,可在运输模式(ship mode)及系统供电时延长电池寿命,具备业界领先的快速和冷却充电性能。

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