【導讀】隨著(zhù)電池供電型應用的激增，人們對質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的電池和電池包的需求持續猛漲。電池制造商們不斷采用新的化學(xué)物質(zhì)，推出更小的尺寸，新的、復雜的限制和要求也隨之產(chǎn)生，但是對電池基本功能的要求未曾改變，即：在不影響系統性能的前提下，延長(cháng)運行時(shí)間和貨架期。
隨著(zhù)電池供電型應用的激增，人們對質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的電池和電池包的需求持續猛漲。電池制造商們不斷采用新的化學(xué)物質(zhì)，推出更小的尺寸，新的、復雜的限制和要求也隨之產(chǎn)生，但是對電池基本功能的要求未曾改變，即：在不影響系統性能的前提下，延長(cháng)運行時(shí)間和貨架期。
更大程度降低靜態(tài)電流 (IQ) 是降低功耗進(jìn)而延長(cháng)電池壽命的優(yōu)先選擇。器件的 IQ 是電池處于待機模式或者輕負載運行時(shí)流出的電流或消耗的電量。IQ 能大幅影響器件的能效。在電池供電型應用中，要想在無(wú)負載或輕負載運行時(shí)實(shí)現高能效，就需要實(shí)施電源管理解決方案，在維持超低供電電流的同時(shí)，嚴格控制輸出。
如今的很多設計僅需要幾納安的 IQ，這個(gè)功能惠及很多需要長(cháng)時(shí)間待機運行的應用，大到電動(dòng)汽車(chē) (EV)，小到電動(dòng)工具和各類(lèi)耳機。由于這類(lèi)系統超過(guò) 99% 的時(shí)間都處于待機模式，因此，待機或睡眠模式下的 IQ 是電池壽命的限制因素。
優(yōu)化直流/直流轉換器、低壓降穩壓器 (LDO)、電源開(kāi)關(guān)、電壓基準和監控器等電源管理構塊以及電源管理器件，有助于降低能耗，延長(cháng)電池壽命。
下面是我們的三大低 IQ 技術(shù)，可在不影響系統性能的情況下，延長(cháng)電池壽命和貨架期。
支持設計低功耗、常開(kāi)型電源
超低漏電工藝技術(shù)和新型控制拓撲，可延長(cháng)電池運行時(shí)間。在系統進(jìn)入待機模式時(shí)實(shí)現超低 IQ 可以延長(cháng)電池運行時(shí)間。
在圖 1 中，德州儀器 TPS37-Q1監控器在執行 EV 電池監控時(shí)，IQ 為典型值 1μA，同時(shí)支持最高 65V 的電源電壓，而電源空間和響應時(shí)間均未受到影響。
圖 1：借助德州儀器 TPS37-Q1 直接執行 12V/48V 非電池電源電壓監控
電池充電器集成電路 (IC)，例如芯片模式下 IQ 為 10nA 的 德州儀器 BQ25155，可幫助確保電池在貨架上放置幾個(gè)月，甚至幾年，電量也不會(huì )耗盡。低功耗穩壓器，例如具有超低 IQ (25nA) 的德州儀器 TPS7A02，在運輸模式下 IQ 僅為 3nA，有助于大幅延長(cháng)電池在正常和低壓降運行模式下的壽命。
實(shí)現快速響應
快速喚醒比較器和零 IQ 反饋控制可在不影響低功耗性能的情況下實(shí)現快速動(dòng)態(tài)響應。智能偏置方案能夠在檢測到錯誤時(shí)，瞬時(shí)提升比較器的電壓，無(wú)需消耗更多的 IQ 即可提高響應速度。例如，在圖 2 中，IQ 典型值為 275nA 的德州儀器 TPS62843 降壓開(kāi)關(guān)穩壓器，其響應時(shí)間 × IQ/ILOAD 的值比前幾代產(chǎn)品提升了三倍以上。此外，德州儀器 TPS37-Q1 的響應時(shí)間和檢測時(shí)間也是業(yè)內超短（典型值 8μs），比競品快兩到十倍。
圖 2：德州儀器TPS62843的負載瞬態(tài)數據是1.2VOUT、IOUT_MIN = 0A、IOUT_MAX = 300mA
縮小外形尺寸
電阻器和電容器的面積縮減技術(shù)，有助于集成到空間受限的應用中，同時(shí)不影響靜態(tài)功率。在下一代納瓦級器件中，大部分的外部上拉或下拉電阻器和外部電阻分壓器網(wǎng)絡(luò )都不再需要，而且外形尺寸更小，例如德州儀器 TPS7A02 便采用 640μm x 64μm Chip-Scale Package。
節省電路板面積的另一個(gè)方法是將更多功能集成到單個(gè)裸片上。這種集成使各個(gè)模塊（如監控器、基準系統、低壓降穩壓器、電池充電器和直流/直流轉換器）能夠共享通用的構建塊，同時(shí)減小總 IQ 大小。德州儀器BQ25125 是采用 2.5 mm x 2.5 mm Wafer Chip-Scale Package 的電池充電器管理 IC，通過(guò) I2C 集成并能靈活控制多個(gè)低 IQ 功能。設計人員因此能用整個(gè)電源管理系統為多個(gè)低功耗應用供電。
結語(yǔ)
電池供電型應用現已隨處可見(jiàn)，越來(lái)越多的人要求在不影響系統性能的同時(shí)降低 IQ，這是一項艱巨的任務(wù)。但也不必氣餒。借助德州儀器基于超低 IQ 開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品組合，無(wú)需費心權衡性能和成本，即可在下一代電池供電型設計中實(shí)現超低功耗，更大限度地延長(cháng)電池運行時(shí)間和貨架期。
關(guān)于德州儀器 (TI)
德州儀器 (TI)（納斯達克股票代碼：TXN）是一家全球性的半導體公司，致力于設計、制造、測試和銷(xiāo)售模擬和嵌入式處理芯片，用于工業(yè)、汽車(chē)、個(gè)人電子產(chǎn)品、通信設備和企業(yè)系統等市場(chǎng)。我們致力于通過(guò)半導體技術(shù)讓電子產(chǎn)品更經(jīng)濟實(shí)用，創(chuàng )造一個(gè)更美好的世界。如今，每一代創(chuàng )新都建立在上一代創(chuàng )新的基礎之上，使我們的技術(shù)變得更小巧、更快速、更可靠、更實(shí)惠，從而實(shí)現半導體在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的廣泛應用，這就是工程的進(jìn)步。這正是我們數十年來(lái)乃至現在一直在做的事。
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