隨著人們對(duì)更小型、更智能互聯(lián)設(shè)備的愈發(fā)依賴，電源的需求增長(zhǎng)速度比以往更為快速。特別是IoT的發(fā)展對(duì)電池提出了更高的需求，當(dāng)這些產(chǎn)品小型化的時(shí)候，如何讓電池做得更小，或者在一些應(yīng)用場(chǎng)景里是做到不需要電池，就變得非常關(guān)鍵。德州儀器（TI）電池管理組工程師們?yōu)榱隧槕?yīng)電子設(shè)備微型化、電池使用壽命需求更長(zhǎng)的趨勢(shì)，開發(fā)了四款低靜態(tài)電流(IQ)的產(chǎn)品，它們共同的特點(diǎn)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(shuō)明會(huì)上向電子技術(shù)應(yīng)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(lái)說(shuō)，驅(qū)動(dòng)低IQ需求有兩大因素，一個(gè)是電池運(yùn)行的電源系統(tǒng)需要低待機(jī)功耗以延長(zhǎng)電池壽命，并提供更好的用戶體驗(yàn)；另一個(gè)是非攜帶式電子設(shè)備需要更精確的產(chǎn)品服務(wù)結(jié)束周期偵測(cè) (end-of-service detection)和更大的待機(jī)電源效率?！?/strong>電池的使用壽命是有限的，一個(gè)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(jī)時(shí)間增倍，減少充電次數(shù)，從而延長(zhǎng)電池壽命。“對(duì)自耗電來(lái)說(shuō)，靜態(tài)電流只有更小，沒(méi)有最小，TI致力于在此方面投入更多的研發(fā)時(shí)間，使靜態(tài)電流達(dá)到更小，從而給業(yè)界帶來(lái)更好的產(chǎn)品?！?/strong>靜態(tài)電流是至關(guān)重要的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)產(chǎn)品很多時(shí)間都是處于靜態(tài)的、不工作的監(jiān)控狀況下，可能每小時(shí)或者每分鐘才進(jìn)行測(cè)試或者采集數(shù)據(jù)，所以大部分時(shí)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(zhǎng)電池的壽命。

TPS7A02 線性的穩(wěn)壓器

作為業(yè)界比較領(lǐng)先的LDO，TPS7A02擁有三大優(yōu)勢(shì)：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(gè)優(yōu)勢(shì)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(gè)優(yōu)勢(shì)是喚醒速度更快，對(duì)于1至50mA的負(fù)載瞬態(tài)能夠在5μs以內(nèi)響應(yīng)，僅為競(jìng)品器件瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)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(jìn)的工藝對(duì)靜態(tài)電流進(jìn)行優(yōu)化；在電路上面也進(jìn)行著不斷創(chuàng)新，把參考電壓做得更準(zhǔn)更低，優(yōu)化每一個(gè)耗電較高的模塊”。

TPS7A02兼具超低IQ和快速瞬時(shí)回應(yīng)，有助于提高系統(tǒng)壽命，他的應(yīng)用非常廣泛。比如，在電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)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(dòng)化、醫(yī)療行業(yè)、可穿戴設(shè)備中也同樣非常適用，因?yàn)楹芏鄷r(shí)候設(shè)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(dá)到更長(zhǎng)的待機(jī)時(shí)間，從而確保在需要使用的時(shí)候，設(shè)備還是有電的，而不是待機(jī)時(shí)設(shè)備電已耗盡。

TPS62840 DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓器

作為DC/DC開關(guān)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(guān)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(dá)到的呢？“需要在開關(guān)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(gè)特色，降噪效果非常好”。TPS62840增加了停止模式，可以將開關(guān)電源短暫停下來(lái)，用它的外掛電容為系統(tǒng)提供短時(shí)間的電壓，以便采集比較敏感的數(shù)據(jù)，噪音等級(jí)跟LDO已經(jīng)非常接近。

TPS62840的應(yīng)用場(chǎng)景同樣是電網(wǎng)、家居自動(dòng)化和個(gè)人電子產(chǎn)品等，那作為設(shè)計(jì)師將如何選取20nA的LDO和60nA的DC/DC的呢？“關(guān)鍵在于工作時(shí)間長(zhǎng)短，動(dòng)態(tài)時(shí)間長(zhǎng)選65nA，靜態(tài)時(shí)間長(zhǎng)選25nA”，王世斌經(jīng)理介紹道，“TI推出TPS62840開關(guān)穩(wěn)壓器可滿足始終開啟（always-on）的應(yīng)用的需求”。在電網(wǎng)設(shè)計(jì)中，如果材料數(shù)據(jù)較頻繁，工作時(shí)間比較長(zhǎng)，這時(shí)可以選擇一個(gè)開關(guān)電源；在自動(dòng)化的場(chǎng)景，比如攝像機(jī)里，也可以用到DC/DC，對(duì)影像進(jìn)行處理，電流負(fù)載比較大的場(chǎng)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(shí)間都不工作，需要它工作的次數(shù)很少，因?yàn)樗菑?fù)位的芯片，在系統(tǒng)異常的時(shí)候，才會(huì)做復(fù)位的信號(hào)，這種產(chǎn)品99.99%的時(shí)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(shí)看不到實(shí)際的操作以及價(jià)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(gè)分壓可以做到20V的耐壓，結(jié)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(jí)功耗與高精確度的最佳組合來(lái)延長(zhǎng)系統(tǒng)電池使用壽命。如果能把每個(gè)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(xiàng)舉措。

作為復(fù)位芯片，TPS3840還有一個(gè)特別的應(yīng)用場(chǎng)景，EPOS終端銷售機(jī)。很多刷卡或者刷二維碼的場(chǎng)景中，需要對(duì)中央系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系通訊，認(rèn)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(huì)取消，因此復(fù)位芯片是非常重要的，因?yàn)樗梢员O(jiān)控系統(tǒng)異常，進(jìn)行復(fù)位，從而使金融交易在比較穩(wěn)定的環(huán)境里進(jìn)行。

BQ25619 開關(guān)充電器

相對(duì)于其它三款用于小電池、或一次性電池的nA級(jí)產(chǎn)品，mA級(jí)的BQ25619專門用于可充電電池，是業(yè)界最低截止電流的開關(guān)充電器，以此延長(zhǎng)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(jī)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(jī)時(shí)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(zhǎng)的電池壽命?！?/strong>減少小電池充電的次數(shù)，從而帶來(lái)更好的用戶體驗(yàn)。

BQ25619充電器擁有三合一的功能，整合充電、升壓轉(zhuǎn)換器和電壓保護(hù)等功能，以95%的效率提供超快速充電。BQ25619創(chuàng)新型的運(yùn)輸模式（ship mode，400nA）可以將用戶體驗(yàn)做到最佳，通過(guò)電子膠貼做成低功耗的省電模式，可以延長(zhǎng)待機(jī)時(shí)間，設(shè)備從國(guó)外運(yùn)到國(guó)內(nèi)，或從國(guó)內(nèi)運(yùn)到國(guó)外需要三個(gè)月的運(yùn)輸時(shí)間，外加三個(gè)月在線下儲(chǔ)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(gè)按鈕就可以啟動(dòng)產(chǎn)品，非常方便。

低截止電流有助于醫(yī)療和個(gè)人電子產(chǎn)品應(yīng)用，如助聽器、耳塞和無(wú)線充電盒。隨著電池容量的增加，以及可設(shè)定充電計(jì)時(shí)器的輔助，將耳塞和充電盒的電池運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)，大幅延長(zhǎng)電池壽命，并減少使用時(shí)的充電次數(shù)。另一個(gè)特別應(yīng)用是貨物運(yùn)輸，比如藥品在運(yùn)輸過(guò)程中，需要對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)物品在運(yùn)輸過(guò)程中的溫度進(jìn)行記錄，這些記錄都需要一塊電池去啟動(dòng)模塊。以前電池做得比較大，而且充電次數(shù)比較頻繁，會(huì)導(dǎo)致需要不斷充電，浪費(fèi)很多時(shí)間，如果電池充電次數(shù)減少，那么在路上的時(shí)間可以更長(zhǎng)，司機(jī)載貨時(shí)間更長(zhǎng)，更方便。在運(yùn)輸資產(chǎn)追蹤場(chǎng)景中同樣適用。

對(duì)很多設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，版面的布局是最大的挑戰(zhàn)，因?yàn)橄到y(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(duì)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)是最實(shí)在的好處。另外，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)中需要計(jì)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(shí)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(lái)，將不再需要進(jìn)行這些計(jì)算了。

無(wú)論線上還是線下，TI對(duì)客戶進(jìn)行全方位的支持，在TI官網(wǎng)上通過(guò)搜索，可以找到很多細(xì)致的電源管理相關(guān)資料。對(duì)一些有仿真需求的設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，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(shí)，無(wú)論線上或是線下，TI提供一系列的基礎(chǔ)培訓(xùn)，特別是在線上，會(huì)提供各種各樣的、從入門級(jí)到專家級(jí)的培訓(xùn)。