低 IQ 技术可帮助在不影响系统性能的情况下可延长电池寿命。

发布日期:2024-01-20     235 次

随着市场对电池供电型应用的需求继续迅速增长,低 IQ 技术可帮助在不影响系统性能的情况下延长电池寿命。


关键要点

· 使用先进的功率器件和电池监测器可以显著降低电力消耗。

· 低 IQ 技术可实现更小的数字电路,同时降低功率损耗。

· 快速唤醒时间能够显著降低能耗。


随着电子技术和系统的迅猛发展,电池如今可谓是无处不在,为包括个人电子设备和电动汽车 (EV) 在内的各种设备供电。转向电池电源的趋势没有减缓的迹象,与此同时,设计的挑战仍然存在,那就是如何在更长的时间内实现更高的电池性能。

低静态电流 (IQ) 技术在应对这项挑战方面起到了重要作用。IQ 是器件在开启但处于非活动状态(通常称为待机或睡眠模式)时的功耗。许多电池供电设备在生命周期的 99% 时间里都处于待机模式,只有在必要时才会上电。虽然 IQ 涉及低功率负载,但尽可能减少它对于电池效率至关重要。德州仪器专有 BiCMOS 工艺技术中的创新电路设计有助于实现非常低的 IQ,并更大限度地延长电池运行时间,同时又不影响系统性能。

德州仪器电池监测器业务部经理 Siddharth Sundar 表示:“得益于低功耗技术,现在几乎一切设备都可以使用电池供电。因此,对于比以往更广泛的设备,我们在思考功耗时关注的重点发生了变化。”


低 IQ 技术的突破如何推动电池供电系统的发展

电池正在从小型个人电子设备(例如无线耳机和笔记本电脑)快速普及到更大的设备,包括工业电动工具、电动汽车和医疗仪器。

随着物联网技术在家庭、工厂和企业领域的迅速发展,电池的这一趋势预计将继续,使得低 IQ 创新成为驱动高效能源利用的重要因素。

设计工程师已经长期为个人电子产品开发 IQ 解决方案,但在如今采用电池的更大型工业和汽车应用中,他们面临着不同的挑战。

电动汽车需要在空闲时保持低功耗以节约电力,同时需要能够平稳切换到驱动高功率动态负载。电动汽车驾驶员希望确保其车辆在长时间停放后仍有足够的电力可用于行驶。在发生事故或其他紧急情况时,电动汽车驾驶员还希望能够通过车载 eCall 系统进行紧急呼叫,该系统由一个独立的小电池供电。

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不在性能或成本方面做出妥协

随着更多应用改用电池电源,半导体技术的进步正在帮助解决设计挑战,带来了可提高效率并减少元件电流泄漏的 IQ 解决方案。

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德州仪器处于这一创新的前沿,通过电源和电池管理器件,在不影响性能、解决方案尺寸或成本的情况下,为电池供电应用实现了低功耗。

例如,德州仪器的 BQ76952 是一款高精度工业电池监测器,使得睡眠模式下的功耗更低,为 1uA 至 10uA,而工作功耗为 200uA 至 300uA。在待机运行中,这可以节省 10 至 20 倍的功耗,同时支持用户灵活地在不同使用场景中进行性能和功耗之间的权衡。

工艺技术的突破也使设计工程师能够降低电池管理器件中的电流泄漏。大部分泄漏来自大型数字电路、存储器和高功率场效应晶体管 (FET)。然而,我们公司的高密度电阻器和电容器与新的电路技术相结合,使数字电路变得更小,从而减少了电流泄漏和 IQ。

德州仪器电池电量监测计设计总监 Vishnu Ravinuthula 表示:“采用专用的低功耗工艺技术和合适的高压元件可以产生很大的影响,不仅能降低芯片的 IQ,还能长期延长电池寿命。”


快速唤醒时间能够延长电池寿命

要降低 IQ,一种途径是防止电流泄露,另一种途径则是确保器件能够在待机和更高功率负载之间快速而高效地切换。电源精度衡量实际输出与编程设定值的接近程度,通常受到其负载瞬态响应的限制,而负载瞬态响应衡量器件在负载电流或电源电压突然变化后多快返回到目标输出电压。瞬态响应时间较长会导致器件从睡眠模式上电时能耗增加。我们的快速唤醒比较器和零 IQ 反馈控制等快速响应机制,能够更大限度地缩短瞬态响应时间,而又不影响低功耗性能。

例如,我们的降压开关稳压器和电压监控器具有业内出色的响应和电流检测时间。它们使器件能够快速唤醒,从而节省了电力。

德州仪器升压转换器和控制器营销经理 Vladislav Merenkov 表示:“快速唤醒时间不仅能满足用户对便利性的期望,还能显著降低能耗并提高电池寿命。”

随着电子产品的增长势头不减,IQ 技术创新将使我们的行业能够在日益多样化和复杂的各种电池供电设备中更大限度地提高功效。通过低待机和关断功耗模式,我们的 IQ 技术可延长电池运行时间和货架期,并降低成本,而不损害性能。


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