超級電容助攻 工業物聯網應用電池壽命再升級

作者: 黃繼寬
2021 年 11 月 04 日

為盡可能延長物聯網(IoT)裝置的電池壽命,工程師在開發這類產品時,除了選用低功耗處理器之外,通常也會搭配採用低靜態電流的DC/DC轉換器來為整個系統供電。因此,在低靜態電流DC/DC轉換器領域耕耘多年的德州儀器(TI),日前發表了新款元件TPS61094,一舉將靜態電流壓低到60nA。另一方面,由於這類應用產品通常都會使用混合層電容器(HLC)來管理峰值負載,但這種元件不僅昂貴,而且對充電電流的控制效果也不理想,故近年來開始有越來越多產品改用超級電容來取代HLC。TI亦回應這個趨勢,在TPS61094中增加了對超級電容充/放電的功能。

德州儀器電源切換、介面與照明產品線副總裁Troy Coleman表示,工程師在設計以電池供電的系統時,經常面臨一種共同的設計挑戰:必須在低毫安培或微安培且無負載或輕負載的條件下提高效率。因此電源供應需維持微安培範圍內的超低供應電流,並同時調節輸出。TPS61094將過去需做取捨的兩個重要優點結合,分別是整合式降壓/升壓轉換器的設計簡易性,以及低IQ所帶來的電池續航力延長效果。

此外,TI也發現,目前客戶常用鋰亞硫酸氯 (Li/SOCl₂)電池來做為整個產品的電力來源,並搭配昂貴的HLC來管理峰值負載。但因為HLC控制充電電流的效果並不理想,因此有許多客戶已逐漸轉向超級電容。為此,TI在設計TPS61094時,除了將靜態電流壓低到60nA之外,同時也整合了對超級電容充/放電的功能,讓工程師可以更輕鬆地採用超級電容。結合元件本身的超低靜態電流,以及超級電容所提供的峰值負載管理,系統的電池續航力可以明顯提升20%。

除了提供更好的峰值負載管理外,超級電容也可以在系統遇到斷電情況時,作為執行安全關機或最後通訊所需要的備用電力來源。因此,對於這類功能需求的應用而言,TPS61094也是一個相當理想的方案。

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