【導讀】所有超低功耗系統的設計師都非常關心電池的使用壽命。健身追蹤器的電池需要多長時間充電一次? 而對于一次性電池系統而言，技術人員需要隔多久維護一次智能電表或更換電池? 顯然，設計的目標是盡可能延長電池續航時間。對于健身追蹤器來說，電池能夠續航一周是比較理想的，而智能電表可以使用20年甚至更長的時間。為實現這一續航時間，在設計各個子系統時需要考慮哪些因素呢?
所有超低功耗系統的設計師都非常關心電池的使用壽命。健身追蹤器的電池需要多長時間充電一次? 而對于一次性電池系統而言，技術人員需要隔多久維護一次智能電表或更換電池? 顯然，設計的目標是盡可能延長電池續航時間。對于健身追蹤器來說，電池能夠續航一周是比較理想的，而智能電表可以使用20年甚至更長的時間。為實現這一續航時間，在設計各個子系統時需要考慮哪些因素呢?
許多系統往往啟用一到兩個電壓軌，它們為系統微控制器（MCU）、關鍵傳感器或通信總線供電。這些常開式電壓軌必須保持很高的效率才能延長電池續航時間。優化設計的子系統能夠將每個常開式子系統消耗的電流降到最低 — 總電流通常低于10μA，甚至是1μA。正如如我在技術文章中所說, 要實現超低功耗，需要對這些子系統都進行優化。電壓軌的電流消耗很低意味著電源靜態電流(IQ)超低, 例如60 nA IQTPS62840。
您也許覺得，在運行時將每個電源的電流消耗降至最低是最重要的。降低IQ可以提高效率，那么降低電池的功耗也就能夠延長電池的續航時間。但是，效率是否能夠一直顯著提高呢？對在相對較高的負載電流下運行的系統（如：顯示器和某些傳感器）而言，答案顯然是否定的；輸出功率遠遠超過電流消耗IQ。例如,如果健身跟蹤器的顯示器在5 mA(總功率60毫瓦)下的分電壓為12 V, 那么3.6 V電池(總功率0.36 mW)下的的100μA IQ分電流是微不足道的。
對于這些類型的子系統而言更重要的是禁用時的功耗。為節省電量，超低功耗系統會在大部分時間關閉耗電的子系統。因此，關機電流對系統電池的壽命也非常重要。這種經常被稱為漏電的電流可能非常大，因此必須加設一個負載開關來斷開子系統的電源，進一步降低關機電流。TPS62748高效降壓變換器可為這些系統提供負載開關和360 nA 超低靜態電流IQ。
不使用負載開關時，如果裝置與負載之間有連接路徑，則必須同時考慮進入設備本身的漏電流和負載情況。這是使用升壓轉換器經常面臨的一種情況，因此有時會加設特定電路來斷開這些路徑，如TPS61046升壓轉換器內的隔離開關。在其他情況下，這條路徑經過特殊優化，可以允許旁路操作——在禁用設備中以低于50nA的停機電流消耗為負載供電。
為特定子系統選擇合適的設備類型—超低靜態電流IQ或超低關機電流是非常重要的。這些細微差別在每個超低功耗系統從可穿戴設備到智能電表，再到醫療設備中都很普遍。所以在選擇最佳解決方案前，需要謹慎考慮應用需求。
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