【導讀】隨著(zhù)電子技術(shù)和系統的迅猛發(fā)展，電池如今可謂是無(wú)處不在，為包括個(gè)人電子設備和電動(dòng)汽車(chē) (EV) 在內的各種設備供電。轉向電池電源的趨勢沒(méi)有減緩的跡象，與此同時(shí)，設計的挑戰仍然存在，那就是如何在更長(cháng)的時(shí)間內實(shí)現更高的電池性能。
隨著(zhù)市場(chǎng)對電池供電型應用的需求繼續迅速增長(cháng)，低 IQ 技術(shù)可幫助在不影響系統性能的情況下延長(cháng)電池壽命。
關(guān)鍵要點(diǎn)
使用先進(jìn)的功率器件和電池監測器可以顯著(zhù)降低電力消耗。
低 IQ 技術(shù)可實(shí)現更小的數字電路，同時(shí)降低功率損耗。
快速喚醒時(shí)間能夠顯著(zhù)降低能耗。
隨著(zhù)電子技術(shù)和系統的迅猛發(fā)展，電池如今可謂是無(wú)處不在，為包括個(gè)人電子設備和電動(dòng)汽車(chē) (EV) 在內的各種設備供電。轉向電池電源的趨勢沒(méi)有減緩的跡象，與此同時(shí)，設計的挑戰仍然存在，那就是如何在更長(cháng)的時(shí)間內實(shí)現更高的電池性能。
低靜態(tài)電流 (IQ) 技術(shù)在應對這項挑戰方面起到了重要作用。IQ 是器件在開(kāi)啟但處于非活動(dòng)狀態(tài)（通常稱(chēng)為待機或睡眠模式）時(shí)的功耗。許多電池供電設備在生命周期的 99% 時(shí)間里都處于待機模式，只有在必要時(shí)才會(huì )上電。雖然 IQ 涉及低功率負載，但盡可能減少它對于電池效率至關(guān)重要。德州儀器專(zhuān)有 BiCMOS 工藝技術(shù)中的創(chuàng )新電路設計有助于實(shí)現非常低的 IQ，并更大限度地延長(cháng)電池運行時(shí)間，同時(shí)又不影響系統性能。
德州儀器電池監測器業(yè)務(wù)部經(jīng)理 Siddharth Sundar 表示：“得益于低功耗技術(shù)，現在幾乎一切設備都可以使用電池供電。因此，對于比以往更廣泛的設備，我們在思考功耗時(shí)關(guān)注的重點(diǎn)發(fā)生了變化?！?/p>
低 IQ 技術(shù)的突破如何推動(dòng)電池供電系統的發(fā)展
電池正在從小型個(gè)人電子設備（例如無(wú)線(xiàn)耳機和筆記本電腦）快速普及到更大的設備，包括工業(yè)電動(dòng)工具、電動(dòng)汽車(chē)和醫療儀器。
隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在家庭、工廠(chǎng)和企業(yè)領(lǐng)域的迅速發(fā)展，電池的這一趨勢預計將繼續，使得低 IQ 創(chuàng )新成為驅動(dòng)高效能源利用的重要因素。
設計工程師已經(jīng)長(cháng)期為個(gè)人電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā) I?Q 解決方案，但在如今采用電池的更大型工業(yè)和汽車(chē)應用中，他們面臨著(zhù)不同的挑戰。
電動(dòng)汽車(chē)需要在空閑時(shí)保持低功耗以節約電力，同時(shí)需要能夠平穩切換到驅動(dòng)高功率動(dòng)態(tài)負載。電動(dòng)汽車(chē)駕駛員希望確保其車(chē)輛在長(cháng)時(shí)間停放后仍有足夠的電力可用于行駛。在發(fā)生事故或其他緊急情況時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)駕駛員還希望能夠通過(guò)車(chē)載 eCall 系統進(jìn)行緊急呼叫，該系統由一個(gè)獨立的小電池供電。
不在性能或成本方面做出妥協(xié)
隨著(zhù)更多應用改用電池電源，半導體技術(shù)的進(jìn)步正在幫助解決設計挑戰，帶來(lái)了可提高效率并減少元件電流泄漏的 IQ 解決方案。
德州儀器處于這一創(chuàng )新的前沿，通過(guò)電源和電池管理器件，在不影響性能、解決方案尺寸或成本的情況下，為電池供電應用實(shí)現了低功耗。
例如，德州儀器的 BQ76952 是一款高精度工業(yè)電池監測器，使得睡眠模式下的功耗更低，為 1uA 至 10uA，而工作功耗為 200uA 至 300uA。在待機運行中，這可以節省 10 至 20 倍的功耗，同時(shí)支持用戶(hù)靈活地在不同使用場(chǎng)景中進(jìn)行性能和功耗之間的權衡。
工藝技術(shù)的突破也使設計工程師能夠降低電池管理器件中的電流泄漏。大部分泄漏來(lái)自大型數字電路、存儲器和高功率場(chǎng)效應晶體管 (FET)。然而，我們公司的高密度電阻器和電容器與新的電路技術(shù)相結合，使數字電路變得更小，從而減少了電流泄漏和 IQ。
德州儀器電池電量監測計設計總監 Vishnu Ravinuthula 表示：“采用專(zhuān)用的低功耗工藝技術(shù)和合適的高壓元件可以產(chǎn)生很大的影響，不僅能降低芯片的 IQ，還能長(cháng)期延長(cháng)電池壽命?！?/p>
快速喚醒時(shí)間能夠延長(cháng)電池壽命
要降低 IQ，一種途徑是防止電流泄露，另一種途徑則是確保器件能夠在待機和更高功率負載之間快速而高效地切換。電源精度衡量實(shí)際輸出與編程設定值的接近程度，通常受到其負載瞬態(tài)響應的限制，而負載瞬態(tài)響應衡量器件在負載電流或電源電壓突然變化后多快返回到目標輸出電壓。瞬態(tài)響應時(shí)間較長(cháng)會(huì )導致器件從睡眠模式上電時(shí)能耗增加。我們的快速喚醒比較器和零 IQ 反饋控制等快速響應機制，能夠更大限度地縮短瞬態(tài)響應時(shí)間，而又不影響低功耗性能。
例如，我們的降壓開(kāi)關(guān)穩壓器和電壓監控器具有業(yè)內出色的響應和電流檢測時(shí)間。它們使器件能夠快速喚醒，從而節省了電力。
德州儀器升壓轉換器和控制器營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理 Vladislav Merenkov 表示：“快速喚醒時(shí)間不僅能滿(mǎn)足用戶(hù)對便利性的期望，還能顯著(zhù)降低能耗并提高電池壽命?！?/p>
隨著(zhù)電子產(chǎn)品的增長(cháng)勢頭不減，IQ 技術(shù)創(chuàng )新將使我們的行業(yè)能夠在日益多樣化和復雜的各種電池供電設備中更大限度地提高功效。通過(guò)低待機和關(guān)斷功耗模式，我們的 IQ 技術(shù)可延長(cháng)電池運行時(shí)間和貨架期，并降低成本，而不損害性能。
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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