你的电池还好吗?TI 超低静态电流电源管理产品有效延长电池和系统寿命

时间:2019-09-30 16:22来源:21Dianyuan

摘要:TI超低静态电流电源管理产品有效延长电池和系统寿命

你的电池还好吗? 
—— TI 超低静态电流电源管理产品有效延长电池和系统寿命
 
在当今生活/工作中,充斥着这样的场景:
测量体温、监测心率的医疗贴片必须保持长时间、可靠的工作;这些医疗设备通常保存在药品柜,在使用时,用户必须确信设备的电池有效且状态良好;
智能手表、耳塞式耳机等便携式设备需要保证足够长的使用时间,谁会希望听歌的时候突然发现耳机已经没电了?
电表、火灾警报器以及楼宇自动化中的系统设备也需要确保可以在后台连续工作而不是频繁的进行充电和维护……
 
据 Global industry Analysts 调查显示:受当前新兴无线网络时代日益普及的移动需求推动,全球便携式电池供电产品市场规模到2020年将达到8654亿美元。这意味着,对于一个普通的两口之家而言,通常会用到30-60块电池。医疗、健康、运动、娱乐、工业……越来越多的生活或工作场景依赖于电池能够在各种条件下可靠地、长时间地工作,这对电池寿命提出更加严苛的要求。
 
静态电流 —— “微不足道” 的 “电池杀手”
电流处于待机模式时,功耗由静态电流决定。伴随电子设备微型化的趋势,用户需要更长的电池使用寿命,而想要满足这一需求,就需要更低的静态电流 (IQ)。低IQ在延长电池寿命与储存时间、实现更多功能、延长系统使用寿命,以及降低系统成本方面发挥着关键作用。
 
“驱动低IQ 需求需要满足两大因素。” 9月18日,在德州仪器 (TI)「超低静态电流 (IQ) 的电源管理」北京媒体说明会上,德州仪器电池管理系统产品线经理王世斌(Samuel Wong)先生就电源管理产品如何有效延长电池和系统寿命进行了深入的分享,并表示:为了实现更好的用户体验,一方面使用电池运行的电源系统需要更低待机功耗以延长电池寿命,另一方面,非携带式电子设备需要更精确的产品服务结束周期侦测和更大的待机电源效率。
 

德州仪器电池管理系统产品线经理王世斌(Samuel Wong)先生


媒体会现场

勿让电源系统成为产品设计中的 “绊脚石”
在当天的媒体会上,针对电子设备设计难点和实际需求,王世斌经理为我们分享了四款产品。
 
超低功率低压降线性稳压器TPS7A02
TPS7A02 是 TI 全新推出的兼具超低 IQ 与快速瞬态响应、强化系统寿命及性能的超小型低压降线性稳压器。这也是在本次媒体会中,首先亮相的一款产品。作为一款工作静态电流(IQ)可低至25 nA的独立式LDO,TPS7A02 仅为行业内小型器件的十分之一。


 
 
在媒体会上,王世斌经理为我们介绍了TPS7A02 三个主要优势,即:延长运行时间、适合于更具竞争力应用的更小尺寸和更快的唤醒速度。


 
 
 延长应用的运作时间及系统寿命
TPS7A02在轻负载下的超低 IQ 控制下,能让工程师将使用标准电池化学成分(如锂离子电池)的电池寿命至少延长一倍。与行业内同类器件相比,具备 3 nA 更低关机 IQ 的 TPS7A02可将便携式医疗和可穿戴应用中的电池储存时间延长多达五倍。
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 更快的唤醒速度及更好的动态性能
对于1到50 mA 的负载瞬态,TPS7A02 能够在 5 us内响应,仅为行业内同类器件瞬态响应时间的一半,可支持工程师设计响应时间更短、动态性能更好的应用。同时,TPS7A02 提供更小的输出电压变化,满足诸如无线物联网、便携式医疗装置等高精密度、低功耗的应用需要无噪音电流才能准确采集装置周围的信号的要求。
 
 更小的解决方案及更快的上市速度
TPS7A02无需任何外部电路或零组件即可自动从IQ节能模式、低负载状态,转换为高负载、快速瞬态状态。工程师可以使用 TPS7A02 将解决方案尺寸缩小70%,并在空间受限的应用中添加更多功能,或使用更小的电路板降低系统成本。
 
“TPS7A02兼具极低 IQ 与快速瞬态响应、强化系统寿命及性能的优势。”王世斌经理说:“2018年,TI 的LDO产品还是1μA,如今已经做到 25nA,产品功耗降低了40倍。举个例子,假使之前的产品需要10天充一次电,现在这个时间将延长到400天。这意味着单颗芯片实现40倍的效益。”


 
 
超低功率开关稳压器TPS62840
TPS62840 是本次媒体会上,王世斌经理为大家分享的另一款产品。同 TPS7A02 一样,TPS62840 在 IQ 上具有极其优异的表现。其工作静态电流可达到60 nA,仅为业界类似器件的1/3。
 
除了更低的工作静态电流,TPS62840在运行时长、应用范围和尺寸上也有不俗的表现。在会中我们了解到,TPS62840可在1-µA负载下可提供80%的极高轻载效率,可使设计人员在延长系统电池的使用寿命时,还能兼顾缩小尺寸并降低成本;而1.8 V至6.5 V的输入电压范围,也让这款新型新型DC/DC转换器足以支持各种化学电池和配置。
 
 
 
“TPS62840中有两种模式,即可选模式和停止功能,当用户需要采集特别敏感的数据时,可以把开关电源稍微停下来,用外挂电容为系统提供短时间供电。这种设计可以极大的改善噪声性能并减少信号失真,噪音等级已经极其接近LDO的水平。”王世斌经理特意强调说:“TPS62840模式引脚允许采用连续导通模式来改善纹波或噪声性能,减少敏感射频应用中对传输的影响;而停止引脚可关闭所有开关以减少EMI或纹波,并最大限度地减少传递到精密信号链、测量、传感器或无线连接组件的失真。这种可选模式可以帮助设计人员在达到既定的系统要求时,无需使用太过昂贵的精密信号链组件、传感器或无线电解决方案。”
 
高输入电压、高效监控器 TPS3840
TPS3840 是一款适用于纳米级供电设计的一系列高输入电压、高效监控器,且兼具宽输入范围、低功率、高可靠性和可完全配置的优势。
 
TPS3840 具有1.5V-10V 的极宽的输入范围,可以在多种应用中实现高电压轨或多电池供电操作。在10V输入电压下,TPS3840 可在外部增加两个分压,并实现20V耐压和350nA的自耗电,帮助工程师在自供电系统中更大限度地降低功耗。


 
 
在实现宽输入范围、低功率的同时,TPS3840 还可以实现低至1pa的高精确度,提高整体系统的可靠性。TPS3840 作为定序器,用作于比较器或菊花链式通用供电监控器。
 
开关电池充电器集成电路 BQ25619
小型医疗和个人电子对产品设计中的静态电流有着愈加严苛的要求。除去TPS7A02 超低功率低压降线性稳压器、TPS62840 超低功率开关稳压器、TPS3840 高输入电压高效监控器三款产品外,TI 根据市场需求推出这款支持20mA的截止电流的新型开关电池充电器集成电路BQ25619。


 
 
BQ25619充电器是一款三合一的升压转换器集成,可在4.6V和0.5A输出时提供95%的效率实现超快速充电。与通常支持高于60mA的截止电流的竞品相比,TI的BQ25619可增加7%的电池容量,实现更长的运行时间。
 
同上述的三款产品一样,BQ25619 也具有极佳的低静态电流。王世斌经理强调说:“BQ25619可在运输节电模式下将电池泄漏从20 uA降至6 uA,使器件的使用寿命延长一倍。在仅电池操作期间,该器件仅消耗10 uA,以支持待机系统。”
 
持续创新,TI 深度布局电池管理领域
低价格、低功率、高精度、可靠性、坚固性和运行时间,是医疗、个人电子等应用场景对产品的常见需求。而这些负担大部分落在电源系统及其组件上,这就要求电源管理构架拥有坚固、灵活、紧凑和高效的特点。不局限于静态电流,也不固步于医疗、个人电子等几种应用场景,TI 在更广阔的应用场景中也在持续不断的探索电池管理领域的更多可能,为市场提供更优质的产品选择。

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