【導(dǎo)讀】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(wú)處不在，為包括個(gè)人電子設(shè)備和電動(dòng)汽車(chē) (EV) 在內(nèi)的各種設(shè)備供電。轉(zhuǎn)向電池電源的趨勢(shì)沒(méi)有減緩的跡象，與此同時(shí)，設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)仍然存在，那就是如何在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更高的電池性能。
隨著市場(chǎng)對(duì)電池供電型應(yīng)用的需求繼續(xù)迅速增長(zhǎng)，低 IQ 技術(shù)可幫助在不影響系統(tǒng)性能的情況下延長(zhǎng)電池壽命。
關(guān)鍵要點(diǎn)
使用先進(jìn)的功率器件和電池監(jiān)測(cè)器可以顯著降低電力消耗。
低 IQ 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)更小的數(shù)字電路，同時(shí)降低功率損耗。
快速喚醒時(shí)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(wú)處不在，為包括個(gè)人電子設(shè)備和電動(dòng)汽車(chē) (EV) 在內(nèi)的各種設(shè)備供電。轉(zhuǎn)向電池電源的趨勢(shì)沒(méi)有減緩的跡象，與此同時(shí)，設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)仍然存在，那就是如何在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更高的電池性能。
低靜態(tài)電流 (IQ) 技術(shù)在應(yīng)對(duì)這項(xiàng)挑戰(zhàn)方面起到了重要作用。IQ 是器件在開(kāi)啟但處于非活動(dòng)狀態(tài)（通常稱為待機(jī)或睡眠模式）時(shí)的功耗。許多電池供電設(shè)備在生命周期的 99% 時(shí)間里都處于待機(jī)模式，只有在必要時(shí)才會(huì)上電。雖然 IQ 涉及低功率負(fù)載，但盡可能減少它對(duì)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(jì)有助于實(shí)現(xiàn)非常低的 IQ，并更大限度地延長(zhǎng)電池運(yùn)行時(shí)間，同時(shí)又不影響系統(tǒng)性能。
德州儀器電池監(jiān)測(cè)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(duì)于比以往更廣泛的設(shè)備，我們?cè)谒伎脊臅r(shí)關(guān)注的重點(diǎn)發(fā)生了變化?！?/p>
低 IQ 技術(shù)的突破如何推動(dòng)電池供電系統(tǒng)的發(fā)展
電池正在從小型個(gè)人電子設(shè)備（例如無(wú)線耳機(jī)和筆記本電腦）快速普及到更大的設(shè)備，包括工業(yè)電動(dòng)工具、電動(dòng)汽車(chē)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(shì)預(yù)計(jì)將繼續(xù)，使得低 IQ 創(chuàng)新成為驅(qū)動(dòng)高效能源利用的重要因素。
設(shè)計(jì)工程師已經(jīng)長(zhǎng)期為個(gè)人電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā) I?Q 解決方案，但在如今采用電池的更大型工業(yè)和汽車(chē)應(yīng)用中，他們面臨著不同的挑戰(zhàn)。
電動(dòng)汽車(chē)需要在空閑時(shí)保持低功耗以節(jié)約電力，同時(shí)需要能夠平穩(wěn)切換到驅(qū)動(dòng)高功率動(dòng)態(tài)負(fù)載。電動(dòng)汽車(chē)駕駛員希望確保其車(chē)輛在長(zhǎng)時(shí)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(shí)，電動(dòng)汽車(chē)駕駛員還希望能夠通過(guò)車(chē)載 eCall 系統(tǒng)進(jìn)行緊急呼叫，該系統(tǒng)由一個(gè)獨(dú)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(jìn)步正在幫助解決設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，帶來(lái)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(guò)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(shí)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(cè)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(jī)運(yùn)行中，這可以節(jié)省 10 至 20 倍的功耗，同時(shí)支持用戶靈活地在不同使用場(chǎng)景中進(jìn)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(jì)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(lái)自大型數(shù)字電路、存儲(chǔ)器和高功率場(chǎng)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(cè)計(jì)設(shè)計(jì)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(zhǎng)期延長(zhǎng)電池壽命?！?/p>
快速喚醒時(shí)間能夠延長(zhǎng)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(jī)和更高功率負(fù)載之間快速而高效地切換。電源精度衡量實(shí)際輸出與編程設(shè)定值的接近程度，通常受到其負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)的限制，而負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)衡量器件在負(fù)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(shí)間較長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致器件從睡眠模式上電時(shí)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(jī)制，能夠更大限度地縮短瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間，而又不影響低功耗性能。
例如，我們的降壓開(kāi)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(cè)時(shí)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(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理 Vladislav Merenkov 表示：“快速喚醒時(shí)間不僅能滿足用戶對(duì)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(zhǎng)勢(shì)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(guò)低待機(jī)和關(guān)斷功耗模式，我們的 IQ 技術(shù)可延長(zhǎng)電池運(yùn)行時(shí)間和貨架期，并降低成本，而不損害性能。
關(guān)于德州儀器 (TI)
德州儀器 (TI)（納斯達(dá)克股票代碼：TXN）是一家全球性的半導(dǎo)體公司，致力于設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試和銷(xiāo)售模擬和嵌入式處理芯片，用于工業(yè)、汽車(chē)、個(gè)人電子產(chǎn)品、通信設(shè)備和企業(yè)系統(tǒng)等市場(chǎng)。我們致力于通過(guò)半導(dǎo)體技術(shù)讓電子產(chǎn)品更經(jīng)濟(jì)實(shí)用，創(chuàng)造一個(gè)更美好的世界。如今，每一代創(chuàng)新都建立在上一代創(chuàng)新的基礎(chǔ)之上，使我們的技術(shù)變得更小巧、更快速、更可靠、更實(shí)惠，從而實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，這就是工程的進(jìn)步。這正是我們數(shù)十年來(lái)乃至現(xiàn)在一直在做的事。
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