电池寿命—不要忽视IC的典型规格

许多工程师不会想到在电源设计中使用“典型”IC规格。然而，在尝试优化电池寿命时，典型的规格实际上非常有用，有时甚至至关重要。通过清晰地了解设计目标并考虑如何设置数据手册限值，典型规格提供了最小和最大限值中有时缺少的指导。

IC生产方法不断发展。长期的模拟系统设计人员可能已经注意到，如今具有A、B和C等级的模拟器件越来越少。大多数功率器件只有一个等级。随着晶圆直径的增长和晶体管尺寸的缩小，硅变得更加经济，但测试的成本仍然相对较高。无情的价格压力迫使更集中的测试和不太关键的参数得到“设计”保证。好消息是，这并没有降低产品质量。恰恰相反，与以前相比，当今的IC制造流程产生的不合格零件要少得多，当时“分箱”通常是松散工艺的拐杖。如今，在工作台上的典型性能和最小/最大规格之间存在更大的安全裕度。在大多数情况下，很难说这种利润不是一种好处。然而，在设计电池寿命时，保守的最小/最大IC限制可能会产生误导。

电池寿命作为“典型”参数具有最大的价值（医疗或其他关键用途除外）。诚然，消费类产品的运行时间可以说是乐观的。尽管如此，如果引用的运行时间只是实际性能的一小部分，则保证限值没有任何用处。将IC的最大工作电流相加，产生的电池寿命大多是无用的。相反，典型参数提供更有效的结果，特别是来自典型操作曲线和图形的数据，以及规格表中的典型规格。

典型的静态电流可以提供有关IC消耗多少功率的线索。例如，手机的电池寿命在很大程度上取决于静态电流，因为手机在大部分时间内处于待机状态。此外，典型关断电流提供了IC处于关断模式时所需功率的信息。

其他考虑因素包括工作模式下的IC效率。为了延长电池寿命，必须将功耗降至最低。效率越高，浪费的功率就越少。因此，开关稳压器的数据手册包括效率曲线，以帮助设计人员延长电池寿命，特别是在便携式电池供电应用中。开关稳压器是便携式应用的有吸引力的选择，因为电容器和电感器用于存储能量和转换电压。但是，必须小心地在IC的效率曲线上为系统设计找到最有效的“点”。

对于开关稳压器，图1所示的效率曲线对设计人员很重要。典型的运行效率有助于确定最佳电压在我负荷，以及PWM或跳频模式，这将反过来确保设备实现最佳效率并延长电池寿命。

图1.MAX17031降压控制器的典型工作效率曲线

对于线性稳压器，压差表示耗散或浪费的功率。在线性稳压器中，IOUT近似等于I在.功耗为：

VDROPOUT × IOUT≈耗散功率

如图2所示的接地引脚电流在便携式电池供电应用中也会消耗功耗。接地引脚电流是未输送到负载的功率，因此浪费了功率。选择最佳输入电压以实现最低接地引脚电流也有助于延长电池寿命。

图2.MAX16999线性稳压器的典型工作曲线

最后一个重要步骤是了解系统在每种工作状态（即关闭、睡眠、运行等）下的功率曲线，然后确定在每种状态下花费的时间。这是一项重要的练习，因为它揭示了大部分能源的去向，以及在哪里应用电源设计工作和 BOM 成本。如果您的产品大部分时间都在关闭，但仍将低功耗电路偏置在关闭状态，那么花在高功率效率上的钱可能会被浪费掉。相反，专注于低负载效率和低静态工作电流，以优化使用大多数电池能量的性能。相反，具有实际硬件ON/OFF开关（断开电池）的产品应设计为在典型工作负载电流（而不是峰值）下实现峰值效率。当然，您仍然需要考虑最大负载，以确保电源在需要时可以提供峰值负载。典型的数字将是帮助将效率“最佳点”放置在最需要的地方的最佳指南。

审核编辑：郭婷