正確選擇電壓調節器，延長(cháng)可穿戴設備的電池壽命

　　引言

　　可穿戴設備已經(jīng)成為電子行業(yè)的下一個(gè)機會(huì )浪潮。如圖1所示，智能手表是當今最受歡迎的可穿戴設備。包括醫療、健身和康復在內的醫療保健市場(chǎng)顯現出更大的機遇。絕大多數可穿戴設備都有許多共同之處。

　　可穿戴設備必須：

　　· 隨時(shí)就緒

　　· 體積小、重量輕，易于穿戴

　　· 可充電或一次性電池提供足夠長(cháng)的使用時(shí)間

　　· 支持短期工作，大部分時(shí)間為空閑或休眠

　　· 能夠在空閑或休眠模式下持續非常長(cháng)的時(shí)間

　　這些要求為產(chǎn)品技術(shù)提出了更高要求。電池的體積必須越來(lái)越小、持續時(shí)間越來(lái)越長(cháng)。例如，智能手機的電池容量為大約2000mAh;而智能手表的電池體積小得多，電量低大約10倍，而要求其充電間隔也像其配合的智能手機一樣，工作相同的時(shí)間。這就要求智能手表的電子元器件在性能上取得巨大突破。也就是說(shuō)，這些器件必須非常小，并且在工作模式和非工作模式(待機和關(guān)斷模式)下的功耗達到最低。

　　1一切皆為低功耗

　　傳統的電壓調節器設計重點(diǎn)是工作模式下的電源效率，包括輕載、重載到滿(mǎn)載。很小百分比的效率優(yōu)勢即可決定市場(chǎng)的成敗。隨著(zhù)人們對效率曲線(xiàn)的深入理解，以及技術(shù)發(fā)展的瓶頸，關(guān)注重點(diǎn)正在轉向優(yōu)化非工作模式下的節能。非工作模式對應于系統的空閑模式(打開(kāi)但處于待機模式)或休眠模式(系統關(guān)斷)。

　　圖1 可穿戴的生活方式

　　隨著(zhù)可穿戴設備的流行，這種轉變是必然的，因為可穿戴設備大部分時(shí)間處于待機模式，只有很少的時(shí)間工作。顯而易見(jiàn)，如果空閑和休眠模式占據大部分時(shí)間，那么在此期間的節能就非常重要。因此，每一毫微安的電流都舉足輕重，因為它能夠延長(cháng)待機時(shí)間，節省寶貴的電池電量。

　　舉例來(lái)說(shuō)，40mAh、1.55V紐扣電池非常適合為可穿戴設備供電。如果可穿戴設備的耗流為4μA，那么電池在電量耗盡之前的存放壽命大約為1年。如果耗流降低1μA，就能將可穿戴設備的存放時(shí)間延長(cháng)大約3個(gè)月!考慮到超便攜設備中的電壓調節器總耗流中，靜態(tài)電流為數10μA，關(guān)斷電流為幾μA。我們不難判斷，寄生電流的任何改進(jìn)都非常有益。

　　2調節器低關(guān)斷電流

　　為了保障可穿戴設備的電池壽命，我們必須考察在非工作模式下具有超低電流的全新電壓調節器技術(shù)。MAX1722就是其中之一，這是一款優(yōu)化用于可穿戴產(chǎn)品的升壓轉換器，為了最大程度地減小系統休眠模式或穩壓器關(guān)斷時(shí)的耗流，采用了非常先進(jìn)的節能技術(shù)。關(guān)斷模式下，所有調節器控制電路關(guān)斷，只有不可避免的寄生漏流，最大程度地減小了電池及輸出電容的放電。BATT引腳(圖2中的ILB)上有幾毫微安的漏流，OUT引腳(ILO)上有數十毫微安的漏流。由于OUT引腳存在電源鏈，該引腳上的漏流較高。

　　圖2 升壓轉換器靜態(tài)/關(guān)斷電流

　　3調節器低靜態(tài)電流

　　系統處于空閑模式時(shí)，電壓調節器一般處于待機狀態(tài)，可在收到命令時(shí)隨時(shí)激活。待機狀態(tài)下，電壓調節器驅動(dòng)的負載很輕，所以其靜態(tài)電流就非常重要，對調節器效率有顯著(zhù)影響。這種狀態(tài)下，MAX1722以最小的開(kāi)銷(xiāo)工作，輸入(圖2中的IQB)上的靜態(tài)電流只有幾個(gè)毫微安，輸出(IQO)上的靜態(tài)電流為幾微安，這是所有控制電路的基準。圖3所示為MAX1722的典型靜態(tài)電流，輸出為3.3V時(shí)只有1.5μA。該曲線(xiàn)是在環(huán)境溫度下測得的。在0至+85°C溫度范圍內，該參數可保證低于3.6μA。因此，憑借工作模式下的150mA電流以及非工作模式下的超低電流，采用小尺寸2mm x 2mm μDFN封裝的MAX1722是可穿戴設備中供電方案的理想選擇。

　　圖3 MAX1722升壓轉換器OUT引腳的靜態(tài)電流

　　英文翻譯：

　　Quiescent current into out vs. Output voltage靜態(tài)輸出電流與輸出電壓

　　Quiescent current 靜態(tài)電流

　　Output voltage 輸出電壓

　　4總結

　　我們討論了最大程度降低系統空閑或休眠模式下電壓調節器的靜態(tài)和關(guān)斷電流的重要性。我們以MAX1722為例，說(shuō)明這兩個(gè)參數降低到比傳統產(chǎn)品低一個(gè)或多個(gè)數量級時(shí)，可大大延長(cháng)電池壽命。Maxim未來(lái)提供的產(chǎn)品將進(jìn)一步減小調節器尺寸，在非工作模式下進(jìn)一步將其電路與電池及輸出電容隔離，不斷挑戰極限。進(jìn)一步減小寄生漏流，避免消耗儲能元件電流，延長(cháng)系統工作時(shí)間。

       作者：Nazzareno (Reno) Rossetti，Meng He Maxim公司