所有超低功耗系统的设计师都非常关心电池的使用寿命

所有超低功耗系统的设计师都非常关心电池的使用寿命。健身追踪器的电池需要多长时间充电一次?而对于一次性电池系统而言，技术人员需要隔多久维护一次智能电表或更换电池?显然，设计的目标是尽可能延长电池续航时间。对于健身追踪器来说，电池能够续航一周是比较理想的，而智能电表可以使用20年甚至更长的时间。为实现这一续航时间，在设计各个子系统时需要考虑哪些因素呢?

许多系统往往启用一到两个电压轨，它们为系统微控制器（MCU）、关键传感器或通信总线供电。这些常开式电压轨必须保持很高的效率才能延长电池续航时间。优化设计的子系统能够将每个常开式子系统消耗的电流降到最低—总电流通常低于10µA，甚至是1µA。正如如我在技术文章中所说,要实现超低功耗，需要对这些子系统都进行优化。电压轨的电流消耗很低意味着电源静态电流(IQ)超低,例如60 nA IQTPS62840。

您也许觉得，在运行时将每个电源的电流消耗降至最低是最重要的。降低IQ可以提高效率，那么降低电池的功耗也就能够延长电池的续航时间。但是，效率是否能够一直显著提高呢？对在相对较高的负载电流下运行的系统（如：显示器和某些传感器）而言，答案显然是否定的；输出功率远远超过电流消耗IQ。例如,如果健身跟踪器的显示器在5 mA(总功率60毫瓦)下的分电压为12 V,那么3.6 V电池(总功率0.36 mW)下的的100µA IQ分电流是微不足道的。

对于这些类型的子系统而言更重要的是禁用时的功耗。为节省电量，超低功耗系统会在大部分时间关闭耗电的子系统。因此，关机电流对系统电池的寿命也非常重要。这种经常被称为漏电的电流可能非常大，因此必须加设一个负载开关来断开子系统的电源，进一步降低关机电流。TPS62748高效降压变换器可为这些系统提供负载开关和360 nA超低静态电流IQ。

不使用负载开关时，如果装置与负载之间有连接路径，则必须同时考虑进入设备本身的漏电流和负载情况。这是使用升压转换器经常面临的一种情况，因此有时会加设特定电路来断开这些路径，如TPS61046升压转换器内的隔离开关。在其他情况下，这条路径经过特殊优化，可以允许旁路操作——在禁用设备中以低于50nA的停机电流消耗为负载供电。

为特定子系统选择合适的设备类型—超低静态电流IQ或超低关机电流是非常重要的。这些细微差别在每个超低功耗系统从可穿戴设备到智能电表，再到医疗设备中都很普遍。所以在选择最佳解决方案前，需要谨慎考虑应用需求。

审核编辑：何安