德州仪器利用超低静态电流技术应对当今及未来功耗敏感型应用设计挑战

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日前,德州仪器(TI)在北京举办全新一代电源产品媒体发布会,该公司电池管理系统产品线经理王世斌(Samuel Wong)先生介绍了近期发布的最新超低静态电流电源产品,及其采用的领先技术和独特优势,并在现场展示了超低静态电流技术的创新与应用。
他表示,作为电源解决方案的行业领导者,德州仪器基于深厚的电源管理的技术及创新经验,推出了超低静态电流电源系列产品。低静态电流可以在延长电池的保质期方面发挥关键作用,实现更多功能,延长系统寿命并降低系统成本。
 
有效延长电池寿命是当今及未来的设计挑战
王世斌说,随着智能制造的进一步发展,人们将越来越依赖更小、更智能、更互联的设备,对电力的需求与日俱增,这对电池系统寿命提出了更高的要求。对于便携式电子产品,使用电池运行的电源系统需要降低待机功率以延长电池寿命从而提供更好的用户体验;对于非便携式电子设备,需要更可测的电池寿命和最大的待机能效。这些对更长电池寿命的需求都需要超低静态电流(IQ)来实现。
他表示,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。他认为,驱动低 IQ 需求的两大因素一是使用电池运行的电源系统需要低待机功耗以延长电池寿命,并提供更好的用户体验;二是非携带式电子设备需要更精确的产品服务结束周期侦测(end-of-service detection)和更大的待机电源效率。德州仪器创新的低 IQ 电源产品组合恰恰可以可帮助工程师应对以上挑战。
 


让功耗敏感电子产品电池寿命延长一倍



王世斌介绍说,刚刚推出的新品TPS7A02是一款业界更低静态电流、超小型、低压降(LDO)线性稳压器,具有业界超低的IQ及快速瞬态响应强化系统寿命及性能,可为功耗敏感型应用提供动态性能和快速瞬态回应,可将对功耗敏感的工业与个人电子产品电池寿命延长一倍,而且工程师无须是设计时进行权衡取舍。



谈到TPS7A02 LDO的优势,他说,第一是有助于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,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。例如,在无线可视门铃和监视器的设计中使用 TPS7A02,工程师可实现 24 个月或更长的电池寿命(高达业界标准的四倍)。此外,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。
第二是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。TPS7A02能快速响应迅速变化的负载,同时提供更小的输出电压变化,有利于高精密度、低功耗的应用,如无线物联网(IoT)和便携式医疗装置,这些应用需要无噪音电流才能准确采集装置周围的信号。
第三是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。因此,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。
因此,TPS7A02 可帮助工程师解决许多对功耗敏感、高精密度以及低功耗应用中的关键设计挑战,例如电网基础设施、楼宇自动化、医疗设备及可穿戴市场等应用。



业界更低 IQ 的开关稳压器
王世斌接着介绍了是前不久发布的开关稳压器TPS62840,它可满足始终开启(always-on)的应用的需求。他是业界更低 IQ 的开关稳压器,仅为60-nA IQ



TPS62840开关稳压器的优点包括:延长电池运行时间,在 1-µA 负载下可提供 80% 的超高轻负载效率,帮助设计人员延长系统的电池使用寿命;具有更好的性能,可选模式和停止功能能够改善噪声性能并在数据传输过程中减少信号失真;其应用范围更广,较广的输入电压范围(1.8 V IN –6.5 V IN ),适用于多种电池化学应用和配置;更小的解决方案尺寸,工程师可以利用新型开关稳压器减少一半的电池使用数量,或者在设计中使用更小的电池。



据介绍,德州仪器提供的采用锂二氧化锰(LiMnO 2)电池且适用物联网相关应用的窄频无线模块供电的参考设计,支持采用LiMnO 2 电池的智能流量表等三种不同的电源架构。

纳米级供电设计的高输入电压、高效监控器
TPS3840是一款高输入电压、高效监控器,适用于纳米级供电设计。其以上包括宽V IN 范围,可在多种应用中实现高电压轨或多电池供电操作;低功率可帮助工程师在自供电系统中更大限度地降低功耗;高可靠性提供高精确度的电压监控,提高整体系统可靠性;可完全配置用作比较器或菊花链式通用供电监控器,或作为定序器。



TPS3840的纳米级功耗与高精确度的最佳组合可延长系统的电池使用寿命。它可以改善工业设计的系统使用寿命和性能,利用保护继电器模块且具有诊断功能的非隔离式电源架构参考设计,可以用非隔离电源架构支持具有模拟输入/输出的继电器以及由5-、12-或 24-V DC输入生成的通讯模组。采用独立转换器ADC的高精确度分相CT电表参考设计借助高性能、多通道模拟数字转换器可实现0.1级分相电能量测。



更低截止电流的开关充电器
新推出的BQ25619是业界更低截止电流的开关充电器,可延长电池使用寿命。其优点有三,一是三合一整合型升压转换器,针对尺寸受限的应用整合充电、升压转换器和电压保护等功能,以95%的效率提供超快速充电;二是具有业界更低的截止电流,在充电和截止精确度之间支持更长的电池寿命,电池容量提高 7%;三是业界更佳的低静态电流,在运输模式(ship mode)下将电池漏电从20μA减少到6μA,让使用电池开关充电器的即用型器件的储存寿命延长一倍。
BQ25619的低截止电流有助于医疗和个人电子产品应用,如助听器、耳塞和无线充电盒。随着电池容量的增加,以及可设定充电计时器的辅助,使耳塞和充电盒的电池运行时间延长,大幅延长电池寿命,并减少使用时的充电次数。



王世斌最后介绍了低 IQ 线性电池充电管理解决方案BQ25150,它整合了 LDO 和 ADC,具有超低 IddQ,可在运输模式(ship mode)及系统供电时延长电池寿命,实现业界领先的快速和冷却充电。
TI不仅在电池管理领域持续创新,还在每个设计阶段提供电源设计资源,包括简易的组件、选择设计和开发、培训,以及电源基础知识和线上支持。
 
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