低 IQ 技術(shù)可實現(xiàn)更高效的電源管理

隨著市場對電池供電型應(yīng)用的需求繼續(xù)迅速增長，低 IQ 技術(shù)可幫助在不影響系統(tǒng)性能的情況下延長電池壽命。

關(guān)鍵要點

• 使用先進的功率器件和電池監(jiān)測器可以顯著降低電力消耗。
• 低 IQ 技術(shù)可實現(xiàn)更小的數(shù)字電路，同時降低功率損耗。
• 快速喚醒時間能夠顯著降低能耗。

隨著電子技術(shù)和系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，電池如今可謂是無處不在，為包括個人電子設(shè)備和電動汽車 (EV) 在內(nèi)的各種設(shè)備供電。轉(zhuǎn)向電池電源的趨勢沒有減緩的跡象，與此同時，設(shè)計的挑戰(zhàn)仍然存在，那就是如何在更長的時間內(nèi)實現(xiàn)更高的電池性能。

低靜態(tài)電流 (IQ) 技術(shù)在應(yīng)對這項挑戰(zhàn)方面起到了重要作用。IQ 是器件在開啟但處于非活動狀態(tài)（通常稱為待機或睡眠模式）時的功耗。許多電池供電設(shè)備在生命周期的 99% 時間里都處于待機模式，只有在必要時才會上電。雖然 IQ 涉及低功率負載，但盡可能減少它對于電池效率至關(guān)重要。德州儀器專有 BiCMOS 工藝技術(shù)中的創(chuàng)新電路設(shè)計有助于實現(xiàn)非常低的 IQ，并更大限度地延長電池運行時間，同時又不影響系統(tǒng)性能。

德州儀器電池監(jiān)測器業(yè)務(wù)部經(jīng)理 Siddharth Sundar 表示：“得益于低功耗技術(shù)，現(xiàn)在幾乎一切設(shè)備都可以使用電池供電。因此，對于比以往更廣泛的設(shè)備，我們在思考功耗時關(guān)注的重點發(fā)生了變化?！?/p>

低 IQ 技術(shù)的突破如何推動電池供電系統(tǒng)的發(fā)展

電池正在從小型個人電子設(shè)備（例如無線耳機和筆記本電腦）快速普及到更大的設(shè)備，包括工業(yè)電動工具、電動汽車和醫(yī)療儀器。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在家庭、工廠和企業(yè)領(lǐng)域的迅速發(fā)展，電池的這一趨勢預(yù)計將繼續(xù)，使得低 IQ 創(chuàng)新成為驅(qū)動高效能源利用的重要因素。

設(shè)計工程師已經(jīng)長期為個人電子產(chǎn)品開發(fā) IQ 解決方案，但在如今采用電池的更大型工業(yè)和汽車應(yīng)用中，他們面臨著不同的挑戰(zhàn)。

電動汽車需要在空閑時保持低功耗以節(jié)約電力，同時需要能夠平穩(wěn)切換到驅(qū)動高功率動態(tài)負載。電動汽車駕駛員希望確保其車輛在長時間停放后仍有足夠的電力可用于行駛。在發(fā)生事故或其他緊急情況時，電動汽車駕駛員還希望能夠通過車載 eCall 系統(tǒng)進行緊急呼叫，該系統(tǒng)由一個獨立的小電池供電。

不在性能或成本方面做出妥協(xié)

隨著更多應(yīng)用改用電池電源，半導(dǎo)體技術(shù)的進步正在幫助解決設(shè)計挑戰(zhàn)，帶來了可提高效率并減少元件電流泄漏的 IQ 解決方案。

德州儀器處于這一創(chuàng)新的前沿，通過電源和電池管理器件，在不影響性能、解決方案尺寸或成本的情況下，為電池供電應(yīng)用實現(xiàn)了低功耗。

例如，德州儀器的 BQ76952 是一款高精度工業(yè)電池監(jiān)測器，使得睡眠模式下的功耗更低，為 1uA 至 10uA，而工作功耗為 200uA 至 300uA。在待機運行中，這可以節(jié)省 10 至 20 倍的功耗，同時支持用戶靈活地在不同使用場景中進行性能和功耗之間的權(quán)衡。

工藝技術(shù)的突破也使設(shè)計工程師能夠降低電池管理器件中的電流泄漏。大部分泄漏來自大型數(shù)字電路、存儲器和高功率場效應(yīng)晶體管 (FET)。然而，我們公司的高密度電阻器和電容器與新的電路技術(shù)相結(jié)合，使數(shù)字電路變得更小，從而減少了電流泄漏和 IQ。

德州儀器電池電量監(jiān)測計設(shè)計總監(jiān) Vishnu Ravinuthula 表示：“采用專用的低功耗工藝技術(shù)和合適的高壓元件可以產(chǎn)生很大的影響，不僅能降低芯片的 IQ，還能長期延長電池壽命?！?/p>

快速喚醒時間能夠延長電池壽命

要降低 IQ，一種途徑是防止電流泄露，另一種途徑則是確保器件能夠在待機和更高功率負載之間快速而高效地切換。電源精度衡量實際輸出與編程設(shè)定值的接近程度，通常受到其負載瞬態(tài)響應(yīng)的限制，而負載瞬態(tài)響應(yīng)衡量器件在負載電流或電源電壓突然變化后多快返回到目標(biāo)輸出電壓。瞬態(tài)響應(yīng)時間較長會導(dǎo)致器件從睡眠模式上電時能耗增加。我們的快速喚醒比較器和零 IQ 反饋控制等快速響應(yīng)機制，能夠更大限度地縮短瞬態(tài)響應(yīng)時間，而又不影響低功耗性能。

例如，我們的降壓開關(guān)穩(wěn)壓器和電壓監(jiān)控器具有業(yè)內(nèi)出色的響應(yīng)和電流檢測時間。它們使器件能夠快速喚醒，從而節(jié)省了電力。

德州儀器升壓轉(zhuǎn)換器和控制器營銷經(jīng)理 Vladislav Merenkov 表示：“快速喚醒時間不僅能滿足用戶對便利性的期望，還能顯著降低能耗并提高電池壽命?！?/p>

隨著電子產(chǎn)品的增長勢頭不減，IQ 技術(shù)創(chuàng)新將使我們的行業(yè)能夠在日益多樣化和復(fù)雜的各種電池供電設(shè)備中更大限度地提高功效。通過低待機和關(guān)斷功耗模式，我們的 IQ 技術(shù)可延長電池運行時間和貨架期，并降低成本，而不損害性能。