Der Schlüssel zur Verlängerung der Batterielebensdauer tragbarer Geräte - Spannungsregler

Tragbare Geräte sind zur nächsten Welle von Möglichkeiten in der Elektronikindustrie geworden. Wie in Abbildung 1 dargestellt, sind Smartwatches heute die beliebtesten tragbaren Geräte. Der Gesundheitsmarkt, einschließlich Gesundheitswesen, Fitness und Rehabilitation, bietet größere Chancen. Die meisten tragbaren Geräte haben viel gemeinsam.

Das tragbare Gerät muss:

· Bereit zu gehen

· Klein, leicht, leicht zu tragen

· Wiederaufladbare Batterien oder Einwegbatterien bieten ausreichend Zeit

· Unterstützen Sie kurzfristige Arbeit, die meiste Zeit ist untätig oder ruhend

· Fähigkeit, sehr lange im Leerlauf- oder Schlafmodus zu bleiben

Diese Anforderungen stellen höhere Anforderungen an die Produkttechnologie. Die Größe der Batterie muss kleiner und länger und länger sein. Die Akkukapazität eines Smartphones beträgt beispielsweise etwa 2000 mAh. Der Akku einer Smartwatch ist viel kleiner und etwa zehnmal niedriger und erfordert ein Ladeintervall, das genauso funktioniert wie das eines Smartphones, das damit arbeitet. Dies erfordert einen großen Durchbruch bei der Leistung elektronischer Komponenten von Smartwatches. Mit anderen Worten, diese Geräte müssen sehr klein sein und sowohl im aktiven als auch im inaktiven Modus (Standby- und Shutdown-Modus) den niedrigsten Stromverbrauch aufweisen.

1 alles ist stromsparend

Herkömmliche Spannungsregler-Designs konzentrieren sich auf die Energieeffizienz im Betriebsmodus, von leichter Last über schwere Last bis hin zu Volllast. Ein kleiner Prozentsatz der Effizienzvorteile kann den Erfolg oder Misserfolg des Marktes bestimmen. Mit dem tiefen Verständnis der Effizienzkurve und dem Engpass bei der Technologieentwicklung liegt der Schwerpunkt auf der Optimierung der Energieeffizienz im arbeitsfreien Modus. Der Nichtbetriebsmodus entspricht dem Leerlaufmodus des Systems (ein, aber im Standby-Modus) oder dem Ruhemodus (System aus).

Abbildung 1 tragbarer Lebensstil

Angesichts der Beliebtheit tragbarer Geräte ist diese Verschiebung unvermeidlich, da tragbare Geräte die meiste Zeit im Standby-Modus verbringen und nur wenig Zeit zum Arbeiten haben. Wenn Leerlauf- und Schlafmodi die meiste Zeit in Anspruch nehmen, sind Energieeinsparungen in diesem Zeitraum natürlich sehr wichtig. Daher ist jedes Nanoampere Strom wichtig, da es die Standby-Zeit verlängert und wertvolle Batterieleistung spart.

Zum Beispiel ist eine 40-mAh-1,55-V-Knopfzellenbatterie ideal für die Stromversorgung tragbarer Geräte. Wenn das tragbare Gerät 4 μA verbraucht, hat der Akku eine Haltbarkeit von ca. 1 Jahr, bevor er leer wird. Wenn der Stromverbrauch um 1μA reduziert wird, kann die Lagerzeit des tragbaren Geräts um ca. 3 Monate verlängert werden! In Anbetracht des Gesamtstromverbrauchs des Spannungsreglers im ultraportablen Gerät beträgt der Ruhestrom 10 μA und der Abschaltstrom einige μA. Es ist nicht schwer zu beurteilen, dass eine Verbesserung des parasitären Stroms sehr vorteilhaft ist.

2 Regler niedriger Abschaltstrom

Um die Batterielebensdauer tragbarer Geräte zu gewährleisten, müssen wir die neue Spannungsreglertechnologie mit extrem geringem Strom im nicht betriebsbereiten Modus berücksichtigen. Eine solche Option ist der MAX1722, ein für tragbare Produkte optimierter Aufwärtswandler, der modernste Energiespartechniken verwendet, um den Systemschlafmodus oder die Stromaufnahme beim Ausschalten des Reglers zu minimieren. Im Abschaltmodus werden alle Reglersteuerkreise ausgeschaltet, wobei nur unvermeidliche parasitäre Leckagen auftreten, wodurch die Entladung der Batterie und der Ausgangskondensatoren minimiert wird. Der BATT-Pin (ILB in Abbildung 2) hat einige Nanoampere Leckstrom, und der OUT-Pin (ILO) hat zehn Nanoampere Leckstrom. Der Leckstrom an diesem Pin ist aufgrund der Stromversorgungskette am OUT-Pin hoch.

Abbildung 2 Statik- / Abschaltstrom des Aufwärtswandlers

3 Regler niedriger Ruhestrom

Wenn sich das System im Leerlauf befindet, befindet sich der Spannungsregler normalerweise im Standby-Modus und kann jederzeit aktiviert werden, wenn ein Befehl empfangen wird. Im Standby-Modus treibt der Spannungsregler eine sehr leichte Last an, daher ist sein Ruhestrom sehr wichtig und hat einen erheblichen Einfluss auf die Effizienz des Reglers. In diesem Zustand arbeitet der MAX1722 mit minimalem Overhead. Der Ruhestrom am Eingang (IQB in Abbildung 2) beträgt nur wenige Nanoampere, und der Ruhestrom am Ausgang (IQO) beträgt einige Mikroampere. Dies ist die Steuerschaltung für alle Benchmarks. Abbildung 3 zeigt den typischen Ruhestrom des MAX1722 mit nur 1,5 μA bei 3,3 V Ausgang. Die Kurve wird bei Umgebungstemperatur gemessen. Dieser Parameter liegt im Temperaturbereich von 0 bis +85 ° C garantiert unter 3,6 μA. Mit dem 150-mA-Strom im Betriebsmodus und dem extrem niedrigen Strom im Nicht-Betriebsmodus ist der MAX1722 in einem kleinen 2 mm x 2 mm μDFN-Gehäuse daher ideal für die Stromversorgung von Lösungen in tragbaren Geräten.

Abbildung 3 Ruhestrom des OUT-Pins des MAX1722-Aufwärtswandlers

Englische Übersetzung:

Ruhestrom in Ausgangs.Ausgangsspannung: statischer Ausgangsstrom und Ausgangsspannung

Ruhestrom: Ruhestrom

Ausgangsspannung: Ausgangsspannung

4. Zusammenfassung

Wir haben die Bedeutung der Minimierung der statischen Ströme und Abschaltströme von Spannungsreglern im Leerlauf- oder Ruhemodus des Systems erörtert. Nehmen wir als Beispiel den MAX1722, um zu zeigen, dass die Batterielebensdauer erheblich verlängert werden kann, wenn diese beiden Parameter auf eine oder mehrere Größenordnungen niedriger als bei herkömmlichen Produkten reduziert werden. Die zukünftigen Angebote von Maxim werden die Größe des Reglers weiter reduzieren und seine Schaltkreise im nicht betriebsbereiten Modus weiter von der Batterie und den Ausgangskondensatoren isolieren, wodurch die Grenzen herausgefordert werden. Reduzieren Sie die parasitäre Leckage weiter, vermeiden Sie den Verbrauch von energiespeicherelementstrom und verlängern Sie die Betriebszeit des Systems.

Die Seite enthält den Inhalt der maschinellen Übersetzung.