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用Nanopower實(shí)現(xiàn)超低靜態(tài)電流延長(zhǎng)電池壽命

Robot Vision ? 來(lái)源:電子發(fā)燒友網(wǎng) ? 作者:Sisyphus ? 2023-02-02 01:21 ? 次閱讀
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電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道(文/李寧遠(yuǎn))和電源相關(guān)的芯片,每次有新產(chǎn)品發(fā)布的時(shí)候,總有一個(gè)參數(shù)非常吸引人注意,那就是靜態(tài)電流。這一參數(shù)可以說(shuō)是電源相關(guān)芯片的核心參數(shù),盡可能降低靜態(tài)電流值是每一個(gè)廠商,每一個(gè)器件都在盡力實(shí)現(xiàn)的。

更低的靜態(tài)電流有什么意義?

靜態(tài)電流這一參數(shù)我們經(jīng)常能在產(chǎn)品介紹書(shū)上看到,那靜態(tài)電流到底代表了什么含義呢?靜態(tài)電流通??梢哉J(rèn)為是集成電路IC在空載和非開(kāi)關(guān)但啟用狀態(tài)下消耗的電流,用更簡(jiǎn)單一點(diǎn)的解釋就是負(fù)載電流之外部分的電流和電源芯片自身消耗的電流。如果更廣義地來(lái)理解靜態(tài)電流可以將其看作IC 在任何超低功耗狀態(tài)下消耗的輸入電流。

現(xiàn)在很多電子產(chǎn)品都是靜態(tài)的監(jiān)控狀態(tài),從物聯(lián)網(wǎng)IoT設(shè)備到可穿戴設(shè)備,從健康狀態(tài)監(jiān)控器到現(xiàn)場(chǎng)傳感器,這些設(shè)備對(duì)IC性能要求越來(lái)越高,要求實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間、更低的散熱和更小巧的外形。靜態(tài)電流的降低可以幫助IC大幅降低功耗,從而延長(zhǎng)電池供電型設(shè)備的使用壽命。

關(guān)斷電流時(shí)常拿來(lái)和靜態(tài)電流一起提到的參數(shù),關(guān)斷電流是在IC關(guān)閉時(shí)測(cè)出的,這個(gè)值并不為0,因?yàn)橐恍㊣C會(huì)在這種狀態(tài)下出現(xiàn)泄漏電流,有些IC因?yàn)閮?nèi)部電路的存在消耗少量電流維持IC內(nèi)的內(nèi)務(wù)處理。設(shè)計(jì)人員通常使用靜態(tài)電流來(lái)測(cè)量輕負(fù)載下電源的功率耗損,并用關(guān)斷電流來(lái)計(jì)算電池壽命。

典型的電池供電型應(yīng)用大部分時(shí)間都處于空閑狀態(tài),等待處理某些事件,其中的間隔可能是幾分鐘也可能是幾個(gè)小時(shí)。系統(tǒng)在執(zhí)行相應(yīng)事件的操作后會(huì)回到睡眠狀態(tài),繼續(xù)等待下一個(gè)事件。由于在工作和空閑狀態(tài)下消耗的電流很少,所以系統(tǒng)采用更小的電池,也能保持更長(zhǎng)時(shí)間的正常運(yùn)行。對(duì)于大部分時(shí)間都保持超低功耗狀態(tài)的電池供電型應(yīng)用來(lái)說(shuō),使用低靜態(tài)電流的器件是至關(guān)重要的,靜態(tài)電流是占空比系統(tǒng)中的主要功耗因素,開(kāi)關(guān)靜態(tài)電流過(guò)高,則大部分的電池電量都將消耗在等待中,降低靜態(tài)電流有助于發(fā)揮系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。

Nanopower:盡可能延長(zhǎng)電池壽命

談及Nanopower技術(shù),說(shuō)它可以實(shí)現(xiàn)將靜態(tài)電流降到1μA以下有點(diǎn)過(guò)于籠統(tǒng)了,Nanopower能夠使電源芯片能夠發(fā)揮出色性能,實(shí)現(xiàn)更低散熱和更長(zhǎng)的工作壽命,通過(guò) nanopower 技術(shù)間運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)是模擬IC不斷創(chuàng)新的方式之一。

實(shí)現(xiàn)Nanopower的一種方法是消除反饋部分或電阻分壓器的損耗。這種方案里設(shè)計(jì)了一個(gè)稱(chēng)為電阻器選擇的新接口用于設(shè)置輸出電壓等值,具體辦法是在該接口處通過(guò)電阻運(yùn)行電流以確定其值并在芯片中設(shè)置該值,此環(huán)節(jié)僅于設(shè)計(jì)過(guò)程中在星形螺母處完成,并且在部件關(guān)閉之前不會(huì)再次消耗電流。這種辦法可以測(cè)量設(shè)置多達(dá)33種不同的電阻值。為了靈活性,供應(yīng)商會(huì)提供電阻反饋?zhàn)址栽试S設(shè)計(jì)人員自定義輸出。
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消除電阻分壓器損耗實(shí)現(xiàn)Nanopower,ADI
靜態(tài)電流做到極低,就相當(dāng)于加倍了待機(jī)時(shí)長(zhǎng),更加省電。這樣,充電的次數(shù)也可以降到最少,甚至能夠達(dá)到不用更換電池的程度,盡可能延長(zhǎng)電池壽命。

發(fā)揮Nanopower優(yōu)勢(shì)

以物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備為例,這些傳感器設(shè)備通常由電池或可再生電源供電,器件的載荷一般很穩(wěn)定且處于較低的水平,但在測(cè)量和傳輸數(shù)據(jù)時(shí),電路會(huì)產(chǎn)生峰值功耗。NanoPower技術(shù)可以優(yōu)化這些應(yīng)用的輕負(fù)載和峰值功耗要求。消費(fèi)電子是集成Nanopower技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域,許多Nanopower器件僅耗費(fèi)很少的電能,集成在系統(tǒng)中都可以將這些器件視為無(wú)能耗器件。

工業(yè)應(yīng)用里線路供電型設(shè)備較多,Nanopower技術(shù)同樣適用。應(yīng)用NanoPower器件的線路供電型設(shè)備能夠減少散熱需求,尤其是對(duì)于本身空間有限,且沒(méi)有強(qiáng)制冷卻措施的系統(tǒng),還能夠降低待機(jī)功率和整體系統(tǒng)功耗,從而減少碳排放。

除此之外,電源系統(tǒng)中一個(gè)常見(jiàn)的能量損失和二極管上的電壓降相關(guān),特別是在使用多個(gè)電源時(shí)。這種情況下,Nanopower DCDC升壓轉(zhuǎn)換器可以代替二極管,Nanopower轉(zhuǎn)換器中的關(guān)斷功能可以消除二極管上的電壓降,同時(shí)仍然執(zhí)行防止電流流動(dòng)的基本二極管功能。

小結(jié)

不論是電池供電型設(shè)備還是線路供電型設(shè)備,更低的靜態(tài)電流才能使系統(tǒng)能夠發(fā)揮更好的性能,實(shí)現(xiàn)更低散熱并明顯延長(zhǎng)工作壽命。

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