为了延长电池寿命而降低静态电流的损坏

电池寿命正处于关键时刻，因为我们的智能互联设备继续缩小，但仍有望提供比以往更多的功能和性能。有效延长未来设备的电池寿命将需要掌握低静态电流。

测量体温、输送胰岛素和监测心率的医疗贴片必须长时间可靠地运行。然而，这些贴片通常在使用前长时间存放在储藏室中。同样，智能手表、耳塞和视频游戏控制器必须在两次充电之间延长运行时间，以获得更好的用户体验。此外，电表、气体检测器和楼宇自动化系统等设备以及成群的现场传感器必须具有可靠的现场正常运行时间，因为必须频繁充电或维护它们是不切实际的。几乎所有物联网 （IoT） 设备都依赖于必须在各种条件下长时间可靠运行的电池。

系统设计人员根据中央控制单元（例如微控制器 （MCU））的活动、睡眠和休眠电流来计算电池寿命。相关的传感器和无线电也将与 MCU 协同工作。当然，电源也是必不可少的，它为系统的所有功能块提供能量。电源通常由稳压器组成，例如升压或降压的开关稳压器，或低压差 （LDO） 稳压器。有些还具有涉及多种电源架构甚至电池充电器的电源管理 IC （PMIC）。

虽然有功电流消耗是延长电池寿命的一个重要因素，但运行时间最终会受到每种电源模式所用时间的影响。每个组件的待机电流变得至关重要，因为睡眠和休眠功能需要更多的时间。在这种情况下，电源的静态电流是系统待机功耗的最大贡献者。例如，考虑一个由 40 mAh、1.55 V 氧化银纽扣电池供电的系统，保质期为一年。假设消耗的电流约为 4 µA，将电流降低一个微安可以将可穿戴设备的保质期延长约三个月。

不要低估你的智商的影响

当电源处于待机模式时，功耗由静态电流 （I Q ） 定义，它指的是电路在不驱动任何负载且其输入不循环时的安静状态。虽然标称值，但 I Q在轻负载运行期间也会显着影响系统的功率传输效率。

有时，静态电流与关断电流混淆。使用静态电流，系统处于空闲状态，但随时准备唤醒以采取行动，这通常是用户喜欢他们的设备的方式。另一方面，关断电流是指处于睡眠状态的设备。设计人员使用静态电流来评估轻负载时电源的功耗。当设备关闭但其电池连接到稳压器时，他们使用关断电流来计算电池寿命。

要延长设备的电池寿命，请始终使用低功耗 MCU、传感器、无线电和高效电源等组件进行设计。当电池电压降至低电平时，一些设计人员会选择升压转换器来延长电池寿命。然而，除非选择了正确的转换器，否则这种方法会导致更高的 I Q，从而更快地耗尽电池电量。

最终产品的外形尺寸是另一个重要的考虑因素。消费者——因此，设计师——被驱使变得更小更轻。挑战在于，设备的电池通常是设备板上最大和最重的组件。当然，更小的电池意味着更少的容量——这与对更长电池寿命的需求相矛盾。因此，挑战就变成了如何利用高效的电源管理技术来平衡容量和尺寸。

提高系统的电源效率是延长电池寿命的一种常用方法。系统内的 MCU、传感器、模拟前端 （AFE） 和其他负载电路必须由不同于电池电压的电压驱动。因此，这些电路中的每一个都需要自己的专用 DC-DC 转换器，这种设置会导致每个转换器的效率损失。这些电路还需要支持部件，例如支持微控制器的监控 IC。

对于整体系统管理，电流检测放大器、温度传感器和比较器等“保护”设备可以帮助管理负载和电池电流。鉴于处于被动状态且不频繁活动的产品越来越受欢迎，电源的 I Q以及配套部件和保护器件成为延长电池寿命的关键因素。

显然，密切关注升压转换器等电源稳压器的静态电流规格是有意义的。该电流越低，您就越能延长电池寿命。尤其是对于当今的超小型设计而言，需要能够提供更低静态电流和更小外形尺寸的电路。在这种情况下，即使以毫安为单位测量的电流也不足以对电池寿命产生影响。今天的可穿戴、移动和物联网设计需要具有纳安电流的电路。

审核编辑：郭婷