隨著人們對更小型,、更智能互聯(lián)設備的愈發(fā)依賴,，電源的需求增長速度比以往更為快速,。特別是IoT的發(fā)展對電池提出了更高的需求，當這些產(chǎn)品小型化的時候,，如何讓電池做得更小,，或者在一些應用場景里是做到不需要電池，就變得非常關鍵,。德州儀器（TI）電池管理組工程師們?yōu)榱隧槕娮釉O備微型化,、電池使用壽命需求更長的趨勢，開發(fā)了四款低靜態(tài)電流(IQ)的產(chǎn)品，它們共同的特點都是自耗電比較低,。那為什么要做低靜態(tài)的電流呢？“低功耗,、小型化”,，德州儀器（TI）電池管理系統(tǒng)產(chǎn)品線經(jīng)理王世斌在德州儀器超低靜態(tài)電流（IQ）的電源管理媒體說明會上向電子技術應用記者這樣形容到,。
王世斌 德州儀器（TI）電池管理系統(tǒng)產(chǎn)品線經(jīng)理
“具體來說，驅動低IQ需求有兩大因素,，一個是電池運行的電源系統(tǒng)需要低待機功耗以延長電池壽命,，并提供更好的用戶體驗；另一個是非攜帶式電子設備需要更精確的產(chǎn)品服務結束周期偵測 (end-of-service detection)和更大的待機電源效率,?！?/strong>電池的使用壽命是有限的，一個鋰電池一般是500次充放電,，如果把靜態(tài)電流做得更小的話,，比如之前每天充一次電，或者有些產(chǎn)品是每周充一次電,，現(xiàn)在可以做到兩天或者兩周充一次電，使待機時間增倍,，減少充電次數(shù),，從而延長電池壽命。“對自耗電來說,，靜態(tài)電流只有更小,，沒有最小，TI致力于在此方面投入更多的研發(fā)時間,，使靜態(tài)電流達到更小,，從而給業(yè)界帶來更好的產(chǎn)品?！?/strong>靜態(tài)電流是至關重要的,，因為大多數(shù)產(chǎn)品很多時間都是處于靜態(tài)的、不工作的監(jiān)控狀況下,，可能每小時或者每分鐘才進行測試或者采集數(shù)據(jù),，所以大部分時間它的功耗都是花在靜態(tài)電流上，如果靜態(tài)電流做得更小,，便可以把充電的次數(shù)降低,，從而延長電池的壽命。
TPS7A02 線性的穩(wěn)壓器
作為業(yè)界比較領先的LDO,，TPS7A02擁有三大優(yōu)勢：首先,，它的靜態(tài)電流只有25nA，比前一代耗能降低了約40倍,；第二個優(yōu)勢是體積小,，只有0.65mm×0.65mm的封裝,，可幫助工程師將解決方案尺寸縮小70%；第三個優(yōu)勢是喚醒速度更快,，對于1至50mA的負載瞬態(tài)能夠在5μs以內(nèi)響應,，僅為競品器件瞬態(tài)響應時間的一半。前款產(chǎn)品一年前還是在1μA上,，TPS7A02的功耗降低了40倍,，是哪些方面取得了突破呢？“工藝的優(yōu)化和電路上的創(chuàng)新,，”王世斌經(jīng)理解釋道,，“TI采用了最先進的工藝對靜態(tài)電流進行優(yōu)化；在電路上面也進行著不斷創(chuàng)新,，把參考電壓做得更準更低,，優(yōu)化每一個耗電較高的模塊”。
TPS7A02兼具超低IQ和快速瞬時回應,，有助于提高系統(tǒng)壽命,，他的應用非常廣泛。比如,，在電網(wǎng)基礎設施中,，低靜態(tài)電流LDO可以保證在電表的生命周期中不需要更換電表電池，從而可以節(jié)省很多人力,；在家居或家居自動化,、醫(yī)療行業(yè)、可穿戴設備中也同樣非常適用,，因為很多時候設備處于待電狀態(tài),，將靜態(tài)電流做低，便可減少充電的次數(shù),，達到更長的待機時間,，從而確保在需要使用的時候，設備還是有電的,，而不是待機時設備電已耗盡,。
TPS62840 DC/DC開關穩(wěn)壓器
作為DC/DC開關穩(wěn)壓器，與前一代產(chǎn)品（360nA）相比,，TPS62840降到了60nA,，是業(yè)內(nèi)最低IQ的開關穩(wěn)壓器，封裝也從2mm×3mm減小到了1.5mm×2mm,。作為DC/DC,，如此低的靜態(tài)電流是如何達到的呢？“需要在開關鍵里不斷更新上管跟下管”，王世斌經(jīng)理介紹到,，“除此之外,，TPS62840還有個特色，降噪效果非常好”,。TPS62840增加了停止模式,，可以將開關電源短暫停下來，用它的外掛電容為系統(tǒng)提供短時間的電壓,，以便采集比較敏感的數(shù)據(jù),，噪音等級跟LDO已經(jīng)非常接近。
TPS62840的應用場景同樣是電網(wǎng),、家居自動化和個人電子產(chǎn)品等,，那作為設計師將如何選取20nA的LDO和60nA的DC/DC的呢？“關鍵在于工作時間長短,，動態(tài)時間長選65nA,，靜態(tài)時間長選25nA”，王世斌經(jīng)理介紹道,，“TI推出TPS62840開關穩(wěn)壓器可滿足始終開啟（always-on）的應用的需求”,。在電網(wǎng)設計中，如果材料數(shù)據(jù)較頻繁,，工作時間比較長,，這時可以選擇一個開關電源；在自動化的場景,，比如攝像機里,，也可以用到DC/DC,，對影像進行處理,，電流負載比較大的場景可以提供比較好的效率。
TPS3840 高輸入電壓,、高效監(jiān)控器
監(jiān)控器在大部分時間都不工作,，需要它工作的次數(shù)很少，因為它是復位的芯片,，在系統(tǒng)異常的時候,，才會做復位的信號，這種產(chǎn)品99.99%的時間都是在睡眠的狀況,，因此也需要非常低的自耗電,。但是由于這種自耗電在正常工作時看不到實際的操作以及價值，所以同樣需要把自耗電降到最低,。TPS3840主要的特性是可以在10V范圍內(nèi)操作,，外部加兩個分壓可以做到20V的耐壓，結合350nA的自耗電，能做到1pa,，比如,，監(jiān)控4V的系統(tǒng)，1pa就是4mV,，是非常高的精度,，TPS3840就是依靠納米級功耗與高精確度的最佳組合來延長系統(tǒng)電池使用壽命。如果能把每個監(jiān)控芯片靜態(tài)電流都降低,，那是非常省電,、非常環(huán)保節(jié)能的一項舉措。
作為復位芯片,，TPS3840還有一個特別的應用場景,，EPOS終端銷售機。很多刷卡或者刷二維碼的場景中,，需要對中央系統(tǒng)進行聯(lián)系通訊,，認證終端客戶的身份，如果系統(tǒng)在中間出現(xiàn)異常,，交易便會取消,，因此復位芯片是非常重要的，因為它可以監(jiān)控系統(tǒng)異常,，進行復位,，從而使金融交易在比較穩(wěn)定的環(huán)境里進行。
BQ25619 開關充電器
相對于其它三款用于小電池,、或一次性電池的nA級產(chǎn)品,，mA級的BQ25619專門用于可充電電池，是業(yè)界最低截止電流的開關充電器,，以此延長電池的使用壽命,。眾所周知，產(chǎn)品的功耗越高,，需要的電池電量越大,，比如以前手機通常是2安培的電池，現(xiàn)在已經(jīng)漲到了3安培,，那低功耗產(chǎn)品的發(fā)展方向是什么呢,？“在同樣待機時間里，把電池做得更小,，更便宜,，把截止電流做的非常低，在充電和截止精確度之間支持更長的電池壽命,?！?/strong>減少小電池充電的次數(shù)，從而帶來更好的用戶體驗。
BQ25619充電器擁有三合一的功能,，整合充電,、升壓轉換器和電壓保護等功能，以95%的效率提供超快速充電,。BQ25619創(chuàng)新型的運輸模式（ship mode,，400nA）可以將用戶體驗做到最佳，通過電子膠貼做成低功耗的省電模式,，可以延長待機時間,，設備從國外運到國內(nèi)，或從國內(nèi)運到國外需要三個月的運輸時間,，外加三個月在線下儲存,，如果自耗電做到很低，終端客戶拿到產(chǎn)品以后,，只要按一個按鈕就可以啟動產(chǎn)品,，非常方便。
低截止電流有助于醫(yī)療和個人電子產(chǎn)品應用,，如助聽器,、耳塞和無線充電盒。隨著電池容量的增加,，以及可設定充電計時器的輔助,，將耳塞和充電盒的電池運行時間延長，大幅延長電池壽命,，并減少使用時的充電次數(shù),。另一個特別應用是貨物運輸，比如藥品在運輸過程中,，需要對溫度進行監(jiān)控,，對物品在運輸過程中的溫度進行記錄，這些記錄都需要一塊電池去啟動模塊,。以前電池做得比較大,，而且充電次數(shù)比較頻繁,，會導致需要不斷充電,，浪費很多時間，如果電池充電次數(shù)減少,，那么在路上的時間可以更長,，司機載貨時間更長，更方便,。在運輸資產(chǎn)追蹤場景中同樣適用,。
對很多設計師來說，版面的布局是最大的挑戰(zhàn)，因為系統(tǒng)中功能越多,，版面越緊張,。TI的四款新品將芯片的面積縮小一半，對設計師來說是最實在的好處,。另外,，設計師在設計中需要計算整體系統(tǒng)的靜態(tài)電流，較高的靜態(tài)電流,，需要花很多時間優(yōu)化系統(tǒng),，做不同軟件的優(yōu)化或者不同模式的優(yōu)化，如果把靜態(tài)電流降下來,，將不再需要進行這些計算了,。
無論線上還是線下，TI對客戶進行全方位的支持,，在TI官網(wǎng)上通過搜索,，可以找到很多細致的電源管理相關資料。對一些有仿真需求的設計師來說,，TI提供的WEBENCH?,，可以做一些DC/DC升降壓的仿真，讓客戶可以第一版成功,，減少改版次數(shù),；同時，無論線上或是線下,，TI提供一系列的基礎培訓,，特別是在線上，會提供各種各樣的,、從入門級到專家級的培訓,。