現如今無論是家用產品還是工業產品，都逐漸靠向無線

、便(bian)攜(xie)方(fang)麵(mian)發(fa)展(zhan)

，然(ran)而(er)這(zhe)種(zhong)設(she)備(bei)的(de)電(dian)池(chi)是(shi)需(xu)要(yao)頻(pin)繁(fan)充(chong)電(dian)的(de)，並(bing)且(qie)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)也(ye)非(fei)常(chang)有(you)限(xian)，繁(fan)瑣(suo)的(de)充(chong)電(dian)與(yu)電(dian)池(chi)更(geng)換(huan)一(yi)方(fang)麵(mian)使(shi)得(de)維(wei)護(hu)變(bian)得(de)愈(yu)發(fa)困(kun)難(nan)，另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)也(ye)相(xiang)對(dui)增(zeng)大(da)了(le)維(wei)護(hu)成(cheng)本(ben)和(he)更(geng)換(huan)成(cheng)本(ben)。

 

值zhi得de一yi提ti的de是shi，尤you其qi是shi工gong業ye環huan境jing下xia，許xu多duo產chan品pin都dou是shi靜jing態tai監jian控kong狀zhuang態tai
，每mei隔ge數shu分fen鍾zhong甚shen至zhi是shi數shu小xiao時shi才cai采cai集ji監jian測ce一yi次ci數shu據ju
，所suo以yi理li想xiang的de狀zhuang態tai就jiu是shi使shi得de相xiang同tong的de電dian池chi產chan品pin能neng夠gou獲huo得de加jia倍bei的de待dai機ji時shi長chang

、減少充電次數，甚至是能夠達到完全不需要更換電池的程度。

 

那麼如何才能達到如此的狀態？這就不得不提到靜態電流。2019年9月18日
，德州儀器（TI）於北京召開了題為“超低靜態電流(IQ)的電源管理——解決當今及未來的設計挑戰: 有效延長電池和係統壽命”的發布研討會，會上德州儀器電池管理係統產品線經理王世斌展示了其在超低靜態電流（IQ）的四款產品。

 

圖1：德州儀器電池管理係統產品線經理王世斌

 

低IQ帶來的想象力是無窮的

 

所謂靜態電流（IQ）即ji是shi負fu載zai電dian流liu之zhi外wai部bu分fen的de電dian流liu和he電dian源yuan芯xin片pian自zi身shen消xiao耗hao的de電dian流liu

，而er除chu去qu靜jing態tai電dian流liu的de係xi統tong就jiu稱cheng之zhi為wei最zui小xiao係xi統tong。為wei順shun應ying電dian子zi設she備bei微wei型xing化hua的de趨qu勢shi，就jiu需xu要yao更geng長chang的de電dian池chi使shi用yong壽shou命ming。為wei滿man足zu該gai需xu求qiu，就jiu需xu要yao更geng低di的de靜jing態tai電dian流liu (IQ)。

 

王世斌表示，低IQ在延長電池壽命與儲存時間、實現更多功能、延長係統使用壽命以及降低係統成本方麵發揮著關鍵作用。

 

王世斌現場為記者介紹
，一方麵
，使用電池運行的電源係統需要低待機功耗以延長電池壽命，並提供更好的用戶體驗；另一方麵，非攜帶式電子設備需要更精確的產品服務結束周期偵測 (end-ofservice detection)和更大的待機電源效率，正因如此所以驅動著低IQ的需求。

 

通過靜態電流的降低，待機時間將更長
，充電次數也隨之減少，這可以為整個產品帶來更少的人力成本、xitongzhengtichengbenheweixiuchengben。lingwai，zhideyitideshizaijingtaidianliuzuodaozugouxiaodeqingkuang，gongchengkeyiyongyougengduodefahuikongjian，zhurujiangduocichongdiandedianchigenghuanweiyicixingdianchi，jirangjingtaidianliugengxiajiangleyibu
，shenzhikeyizaichanpingengxinhuandaiqianwanquanwuxugenghuandianchi。

 

“德州儀器一直致力於電池方麵的發展，同時也處在業界的領先地位”
，王世斌表示，TI電源組中可以分為六種不同類型的相關產品，其中四個方麵則與本次討論的IQ有關。

 

圖2：TI電源的6種不同類型產品和4個靜態電流相關產品

 

“電池使用時長和壽命是有限的
，一般來說鋰電池可充電500次並需要一星期甚至一天充一次電，而通過TI的低IQ係列產品芯片
，可以讓充電時間延長至兩天甚至是兩星期”，王世斌如是說。

 

TPS7A02：適用於瞬態場景的線性穩壓器（LDO）

 

這款於9月18日發布的線性穩壓器LDO，作為業界比較領先的LDO
，靜態電流低至25nA，比前一代耗能降低大約40倍。新型穩壓器在壓降的條件下 也能在輕負載時實現超低 IQ 控製。

 

圖3：TI線性穩壓器（LDO）產品曆史

 

另外，該款LDO更具誘惑的優勢則是擁有著超小的體積

，DSBGA封裝尺寸隻有0.65mm×0.65mm，可幫助工程師將解決方案尺寸縮小70%。對於1至50 mA 的負載瞬態

，能夠在5 us以內響應，僅為競品器件瞬態響應時間的一半。

 

王世斌現場介紹時表示
，如今TPS7A02將靜態電流做到了25nA，而這並不意味著結束，根據市場的不斷變化和需求，未來該係列產品的靜態電流也將越做越小。

 

圖4：TPS7A02 LDO的優點

 

此(ci)款(kuan)芯(xin)片(pian)在(zai)應(ying)用(yong)上(shang)也(ye)非(fei)常(chang)廣(guang)泛(fan)，諸(zhu)如(ru)電(dian)網(wang)基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)中(zhong)由(you)於(yu)電(dian)表(biao)中(zhong)多(duo)為(wei)一(yi)次(ci)性(xing)電(dian)池(chi)

，而(er)且(qie)體(ti)積(ji)普(pu)遍(bian)較(jiao)小(xiao)，一(yi)般(ban)擁(yong)有(you)一(yi)定(ding)壽(shou)命(ming)周(zhou)期(qi)

，由(you)於(yu)功(gong)耗(hao)太(tai)高(gao)相(xiang)隔(ge)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)就(jiu)需(xu)要(yao)更(geng)換(huan)，應(ying)用(yong)這(zhe)款(kuan)芯(xin)片(pian)甚(shen)至(zhi)可(ke)以(yi)讓(rang)電(dian)池(chi)耗(hao)電(dian)比(bi)LDO更高，在生命周期內無需更換電池，既節省了人力也節省了成本。

 

另(ling)外(wai)在(zai)家(jia)居(ju)或(huo)自(zi)動(dong)化(hua)場(chang)景(jing)下(xia)，例(li)如(ru)監(jian)控(kong)攝(she)像(xiang)係(xi)統(tong)，一(yi)般(ban)處(chu)於(yu)待(dai)機(ji)狀(zhuang)態(tai)
，隻(zhi)有(you)在(zai)檢(jian)測(ce)到(dao)移(yi)動(dong)時(shi)才(cai)會(hui)錄(lu)像(xiang)，這(zhe)種(zhong)場(chang)景(jing)下(xia)對(dui)於(yu)自(zi)身(shen)的(de)靜(jing)態(tai)電(dian)流(liu)的(de)要(yao)求(qiu)則(ze)更(geng)大(da)
，所(suo)以(yi)此(ci)款(kuan)芯(xin)片(pian)也(ye)可(ke)以(yi)大(da)大(da)增(zeng)強(qiang)了(le)電(dian)池(chi)壽(shou)命(ming)，減(jian)少(shao)成(cheng)本(ben)。

 

當然在醫療方麵和可穿戴設備上，同樣如此
，靜態電流對於整體電池的影響是非常大的，正因TPS7A02兼具25nA的超低 IQ和快速瞬時回應，有助於提高係統壽命及性能，所以此款產品的應用是非常廣泛的。

 

TPS62840：可滿足始終開啟的應用的需求

 

這款於7月15日發布的開關穩壓器，靜態電流大約為60nA，比前一代耗能降低大約6倍，並且尺寸從2mm x 3mm降低至1.5mm x 2mm。可能會有人疑問，既然TPS7A02僅有25nA為何還要應用60nA的TPS62840
，究其根本來說，該款產品對於長時間處於開啟的動態設備來說，會具有更好的性能
，TPS7A02則更適用於瞬態場景。

 

圖5：TI降壓轉換器產品曆史

 

TPS62840具有非常多的優點，首先，可以延長電池運行時間，在 1-µA 負載下，可提供80% 的超高輕負載效率，幫助設計人員延長係統的電池使用壽命。

 

第二
，在性能方麵
，開關噪音過大時
，會對ADC一(yi)些(xie)產(chan)能(neng)位(wei)置(zhi)構(gou)成(cheng)影(ying)響(xiang)
，該(gai)款(kuan)芯(xin)片(pian)在(zai)此(ci)方(fang)麵(mian)較(jiao)為(wei)特(te)色(se)的(de)功(gong)能(neng)便(bian)是(shi)在(zai)需(xu)要(yao)采(cai)集(ji)敏(min)感(gan)數(shu)據(ju)時(shi)進(jin)入(ru)可(ke)選(xuan)模(mo)式(shi)或(huo)停(ting)止(zhi)模(mo)式(shi)，能(neng)夠(gou)改(gai)善(shan)噪(zao)聲(sheng)性(xing)能(neng)並(bing)在(zai)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)過(guo)程(cheng)中(zhong)減(jian)少(shao)信(xin)號(hao)失(shi)真(zhen)。

 

第三

，擁有更廣的應用範圍，輸入電壓範圍為1.8VIN – 6.5 VIN，適用於多種電池化學應用和配置。

 

第四，工程師可以利用新型開關穩壓器減少一半的電池使用數量

，或者在設計中使用更小的電池。

 

圖6：TPS62840開關穩壓器的優點

 

王世斌表示，TPS62840在超輕負載下的效率較同類型器件高出30%，適用於各類由電池供電的工業和個人電子產品應用。特別是在采集數據較為頻繁或長時間工作的場景下，TPS62840具有獨特的優勢，而在瞬間狀態比較大的場景下，TPS7A02則更加合適。

 

當然
，TI也會提供該款產品的相關參考設計

，特別是針對鋰二氧化錳(LiMnO2) 電池進行了優化，擁有適用物聯網相關應用的窄頻無線模塊供電的參考設計
，支持采用LiMnO2電池的智能流量表等三種不同的電源架構。

 

TPS3840：納米級供電與高精度的監控器

 

這款於2019年第一季度推出的開關穩壓器，是適用於納米級供電設計的一係列高輸入電壓、高效監控器。一般來說，監控器大部分時間都是不工作的，隻有在係統異常時才會獲取複位信號
，因此這款產品擁有低IQ的意義就更加重要了。

 

圖7：高輸入電壓、高效的監控器TPS3840

 

TPS3840擁有納米級的功耗與超高精準度，IQ僅為350nA，在保證了整套監控過程中的安全可靠以外

，可延長電池使用壽命。

 

圖8：TPS3840電壓監控器的優點

 

在參考設計方麵，TI提供適用於保護繼電器模塊且具有診斷功能的非隔離式電源架構參考設計
，展示了非隔離電源架構支持具有模擬輸入/輸出的繼電器以及由5-、12-或 24-V DC輸入生成的通訊模組。

 

另外，采用獨立轉換器ADC的高精確度分相CT電表參考設計
，借助高性能、多通道模擬數字轉換器可實現0.1級分相電能量測。

 

正因為TPS3840擁有高精準度的監控並且擁有納米級的功耗，所以特別適用於電網基礎設施、樓宇自動化
、電子銷售終端（EPOS）和便攜式電子設備。特別是EPOSzaishuakahuosaomiaoerweimashihuiyuzhongyangxitongjinxingtongxunquerenyonghushenfen，ruguozaixitongzhongchuxianyichangjiaoyijiuhuiquxiao。zaiciguochengzhongjiushejidaolefuwei
，yincifuweixinpianshizhiguanzhongyao。

 

BQ25619：超低截止電流的開關充電器

 

近jin年nian來lai，隨sui著zhe功gong耗hao的de逐zhu漸jian降jiang低di，越yue來lai越yue多duo的de產chan品pin的de電dian池chi也ye越yue做zuo越yue小xiao，然ran而er在zai此ci過guo程cheng中zhong如ru果guo截jie止zhi電dian流liu仍reng然ran保bao持chi過guo去qu的de水shui準zhun
，那na麼me電dian池chi電dian量liang是shi不bu能neng充chong到dao理li想xiang的de狀zhuang態tai的de，而er這zhe部bu分fen的de電dian池chi電dian量liang就jiu可ke以yi看kan作zuo電dian池chi更geng多duo的de使shi用yong時shi間jian
，從cong而er減jian少shao充chong電dian次ci數shu。所suo以yi
，這zhe款kuan9月6日推出的業界更低截止電流的開關充電器
，在延長電池使用壽命上具有獨特的優勢。據王世斌介紹，該款可讓電池容量提高7%左右。

 

圖9：BQ25619開關充電器的優點

 

低截止電流有助於醫療和個人電子產品應用，如助聽器、耳er塞sai和he無wu線xian充chong電dian盒he。隨sui著zhe電dian池chi容rong量liang的de增zeng加jia，以yi及ji可ke設she定ding充chong電dian計ji時shi器qi的de輔fu助zhu，使shi耳er塞sai和he充chong電dian盒he的de電dian池chi運yun行xing時shi間jian延yan長chang
，大da幅fu延yan長chang電dian池chi壽shou命ming
，並bing減jian少shao使shi用yong時shi的de充chong電dian次ci數shu。

 

設計者可以更快上手

 

TI在zai電dian源yuan市shi場chang的de占zhan有you情qing況kuang一yi直zhi是shi領ling先xian的de，這zhe四si款kuan產chan品pin對dui於yu電dian源yuan設she計ji工gong程cheng師shi來lai說shuo，在zai緊jin湊cou的de空kong間jian內nei兼jian顧gu高gao精jing準zhun和he更geng長chang的de電dian池chi壽shou命ming將jiang帶dai來lai無wu限xian的de創chuang造zao性xing。過guo去qu在zai靜jing態tai電dian流liu較jiao高gao時shi，或huo許xu會hui花hua費fei許xu多duo時shi間jian進jin行xing優you化hua調tiao試shi，而er應ying用yong這zhe幾ji款kuan產chan品pin可ke以yi節jie省sheng很hen多duo時shi間jian和he資zi源yuan。

 

這四款產品在業界已是非常領先的水平，而隨著市場的不斷更新，客戶需求下
，更低IQ的產品也將不斷湧現。

 

值得一提的是，在客戶支持上，TI不論在線上還是線下均擁有詳細的電源管理資料，參考設計
、培訓將簡化工程師從入門到專家的過程。

 

來源：21ic電子網  付斌