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莫讓電力靜靜流失 電源晶片靜態電流消耗是關鍵

文‧黃繼寬 發布日期:2019/09/26 關鍵字:電源管理轉換效率開關穩壓器物聯網

隨著物聯網概念興起,不僅消費性電子產品,連很多工業設備都開始改用電池供電。為了盡可能延長系統的運作時間,甚至做到產品生命週期內完全不用換電池或為電池充電。為達此目標,電源設計者除了考慮工作時的轉換效率外,電源晶片本身的功耗也得斤斤計較,並促使晶片業者持續推出靜態電流更低的新產品。

德州儀器電池管理系統產品線經理王世斌指出,以往電源工程師在進行系統電源設計時,最關注的往往是電源轉換的效率,而忽略了電源晶片本身的耗電,也就是所謂的靜態電流。但隨著物聯網興起,與感測跟資料採集相關的應用越來越多,工程師如果只注重效率,沒有把靜態電流納入考量,會形成很大的盲點。

德州儀器電池管理系統產品線經理王世斌表示,對經常處於休眠或待機狀態下的系統來說,靜態電流反而是系統功耗最主要的來源。

事實上,感測或資料採集這類電子系統,大多數時間都處在休眠或待機狀態,開機工作的時間很短。因此,電源工程師在設計這類應用產品時,必須特別注意電源系統的靜態電流,以及在輕載狀態下的轉換效率。否則,即便系統大多數時間都處在休眠或待機模式下,還是會從電池中不斷汲取電力,造成無謂的電力浪費。

有鑑於靜態電流這項規格的重要性,德州儀器近期推出一系列超低靜態電流的解決方案,其中有一款開關穩壓器的靜態電流已壓低到60奈安培(nA),並且在1微安培的輕載狀態下,還能保持80%以上的轉換效率。這項特性使應用產品的電池續航力大為增加,也讓系統設計人員有更多應用設計上的彈性,例如改用容量更小的電池,甚至一次性電池,並且把裝置設計得更精巧,以降低生產成本。

在業界開始注重靜態電流之前,很多應用產品開發者為了追求更長的電池續航力,只能採用容量更大的電池,造成應用產品的外觀尺寸難以縮小。但在精密估算系統的運作模式後,開發者不一定要使用那麼大的電池。

王世斌總結說,對應用場景進行深入分析,選擇最有利的解決方案,是類比晶片產業最有趣的地方。類比設計是沒有標準答案的,一切都要看應用場景。就像有些應用經常處於休眠模式,也有些應用系統一直處在工作狀態,這時候轉換效率就會比靜態電流來得更重要。而針對這些Always on的系統,德州儀器也有對應的高轉換效率解決方案。

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