0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

适合电池长期工作的常见电源配置

Torex产品资讯 来源: Torex产品资讯 作者: Torex产品资讯 2024-09-26 16:59 次阅读

生活中使用干电池的电器设备有很多,此外还有许多小型物联网设备、安全设备和工业机器传感器也都使用一次电池工作,并需要长期运作。

因此,在为传感器MCU无线通信功能提供超低功耗、高效率的电源的同时,电池控制、监控也变得重要。

本文将举例说明适合电池长期工作的常见电源配置,以及具有附加功能的解决方案,以降低运输和非使用期间的功耗。

50be13eac8c66b2a5becaee37689c317.png

电路框图(a)

71cf2569fa67974d7e04a562d3b39cfe.png

电路框图(b)

备注:关于锂一次电池

3.0V是二氧化锰型 / 3.6V是亚硫酰氯型

框图 要求項目 推荐产品 特征
Push Button Load SW
用于电源切断
所需规格
待机电流 0uA
其他
产品出厂时关机状态
Push按钮一键启动
长按Push按钮强制关闭
XC6194 按钮式智能负载开关
关机功能使得出厂待机电流为1nA
也可以用作设备的主开关
可用于死机时的强制关机,也可通过UVLO功能防止液体泄漏
输入电压: 1.8~6.0V
输出电流: 1A
Iq: 0.001μA@关机时, 0.13μA@开机时
按住SHDN Pin或长按Push按钮(Type A)关机,Push按钮可开机
升压/LDO
用于RF/Sensor
所需规格
输出电压: 3.0V
输出电流: 50mA
其他
通过MCU进行ON / OFF控制
低噪声
XCL102/XCL103
(XC9141/XC9142)
线圈集成升压DC/DC,PWM(XCL102),PWM / PFM(XCL103)
低纹波以及线圈一体型的低EMI,适用于RF/传感器
CE功能,只在RF/传感器运行时才提供电
最适用于高效率应用的是XC9141/XC9142(外部线圈)
输入电压: 0.9~6.0V
输出电压: 2.2V~5.5V
输出电流: 350mA (1.8V to 3.3V)
fosc: 3.0MHz
XC6233(XC6215) 快速瞬态响应/高PSRR稳压器
降低前段DC/DC的波纹
适用于RF的高速瞬态响应
100kHz以上噪声重要的应用可使用低功耗LDO,XC6215有可能更合适
输入电压: 1.7~5.5V
输出电压: 1.2V~3.6V
输出电流: 200mA
RESET
用于电池电压监控器
所需规格
检测电压: 2.0V
超低电流消耗
其他
检测后也是低电流消耗
XC6136 超低消耗电压检测器
100nA级,电池负担极小
当电池电压与MCU相同时,CMOS输出最佳(XC6136 C型)
输入电压: 0.4~6.0V(可以保持检测状态的输入电压)
检测电压: 1.2V~5.0V
Iq: 117nA@1.8V

解决方案概要

电路框图(a)是可将MCU直接连接到电池的情况。简单的IoT/安保/可穿戴/医疗的小型设备多为这种结构。

近年来,在1.8V~3.8V的大范围内工作的MCU越来越多。这种情况下,无需使用电源IC,即可直接连接到电池使用。

关于升压IC

对此,RF和传感器需要3.3V的固定电压,即使工作电压较宽,为了满足规格要求,也需要超过一定的电压,即需要升压IC。

RF和传感器不会一直工作,有时RF也会每天通信一次,而且是几秒钟。

此外,即使看起来像一直在工作,其实有很多情况是通过细致地ON/OFF控制降低电流消耗,延长电池寿命。

为实现上述工作,在需要时,MCU将对RF和传感器的工作进行ON/OFF控制。

此外停止时,不仅会停止RF和传感器的功能,还会使升压IC及稳压器停止工作,以确保延长电池寿命。

PWM固定型适用于抑制工作时的纹波,使其噪声频率恒定。

如果轻载的工作状态存在,则使用PWM/PFM转换(自动切换工作模式)型。此外,线圈一体型适用于抑制EMI,并使其小型化。

升压 DC/DC

XCL102: PWM, 线圈一体型

XCL103: PWM/PFM, 线圈一体型

XC9141: PWM, 外置线圈

XC9142: PWM/PFM, 外置线圈

关于LDO

为了使RF和传感器的电源噪声更低,有时会在升压IC的后级使用稳压器。

具有高纹波抑制比/低噪声并且良好的负载瞬态响应特性的高速LDO最适合于消耗电流的陡峭变化的RF部位。此外,传感器用途中100kHz以上的噪声重要的情况下,也有高频噪声低的低消耗型比高速型更适合的情况。

稳压器

XC6233: 高速
XC6215: 低消耗

关于RESET IC

监视电池电压,电压下降时,向MCU发送信号。使用超低消耗型,抑制对电池的负担。

MCU的电源电压与被监测的电压相同,所以可使用CMOS输出型。CMOS输出型无需上拉电阻,不会有流过上拉电阻的消耗电流,也减少元件数量,

N沟开漏产品在电池电压下降时输出“L”时,使用的上拉电阻会有电流流过,消耗电流会增加,会影响电池寿命。

MCU中也有UVLO和A/D转换器等能监控电压的产品,作为低消耗电压监控和功能安全,MCU外部需要监控功能时,电压检测器很有用。

电压检测器

XC6136 C型 : Iq~100nA(C型 : CMOS输出)

关于提高电池寿命的解决方案 / Push Button Load SW

电路框图(b)是一种通过添加Push Button负载开关,增加功能并显著提高电池寿命的解决方案。

为了共享MCU控制和按钮控制,开关引脚右侧的SBD和MCU的VDD的上拉电阻是需要的。

Push Button 负载开关

XC6194: 1A SW内置
XC6193: 支持外置Pch驱动大电流

本解决方案具有以下很大的优点。

1、防止从产品出货到开始使用的电池放电

被称为“Storage模式”、“Ship模式”。 适用于不能拆卸电池的设备。此时的消耗电流几乎为0。

通过按下按钮,即可开始使用。当然,可与此IC共用MCU控制用的按钮。

2、可用作主电源ON-OFF开关

可用按钮代替机械开关进行ON-OFF。例如,适用于防水设备。

MCU可向SHDN引脚发送信号,并关闭Push Button负载开关。此外,我们还准备了可通过长按按钮关闭Push Button负载开关的类型。

3、解除死机

设备死机等异常时,可有效利用长按按钮的OFF功能。选择长达5秒或10秒的类型减少误操作而关闭的可能性,适用于死机对策。关闭后,再次按下按钮即可使之正常启动。

并且Push Button负载开关作为对电池有益的功能,具有以下特点。

浪涌电流保护功能可降低启动时的浪涌电流。
启动完成后有PG引脚输出可起动使下一级电源IC和MCU工作。

1.2V UVLO功能让Push botton负载开关进入Shutdown状态,有防止电池漏液的效果。

VOUT大幅下降时,通过输出短路保护功能进行Shutdown保护

如上所述,即使是以直接连接到电池工作的MCU为核心的简单的器件,稍微花点功夫也可进一步提高电池寿命,满足更紧凑和更高灵敏度的要求。

关于特瑞仕半导体株式会社

特瑞仕半导体株式会社(总公司:东京、东证第一部: 6616)从 1995年设立以来,作为国内唯一的模拟电源IC的专业厂家,以「Powerfully Small」为产品制造追求的目标,提供增加客户产品的附加值的世界最小级的高效率模拟电源IC以及可以加快客户产品开发的电源设计方案。

特瑞仕的产品以国内为首,通过海外6家分公司7处销售点销往世界各地,被广泛用于工业机器,汽车用品,通信,电脑产品,穿戴电子等市场。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 电源
    +关注

    关注

    184

    文章

    17281

    浏览量

    248145
  • 传感器
    +关注

    关注

    2542

    文章

    50077

    浏览量

    748730
  • mcu
    mcu
    +关注

    关注

    146

    文章

    16716

    浏览量

    348339
  • 电池
    +关注

    关注

    84

    文章

    10240

    浏览量

    127445

原文标题:【工业设备/IoT应用方案】一次电池工作机器/IoT/工业传感器

文章出处:【微信号:gh_454737165c13,微信公众号:Torex产品资讯】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    通信电源系统的守护者:锂离子电池

    在通信电源系统中,为保障通信电源系统不间断工作,锂离子电池作为备用电源,成为其重要的守护者。一套配置
    的头像 发表于 06-15 08:05 164次阅读
    通信<b class='flag-5'>电源</b>系统的守护者:锂离子<b class='flag-5'>电池</b>

    电池直接驱动MCU 小型低功耗电源配置方案介绍

    这次介绍的是以一次电池为焦点的电源配置方案。  一次电池:小型低功耗解决方案 利用锂一次电池或两节干电池
    的头像 发表于 06-03 16:45 1363次阅读
    <b class='flag-5'>电池</b>直接驱动MCU 小型低功耗<b class='flag-5'>电源</b><b class='flag-5'>配置</b>方案介绍

    常见的DC电源模块故障及解决方法

    BOSHIDA 常见的DC电源模块故障及解决方法 DC电源模块广泛应用于各种电子设备中,为其提供稳定的直流电源。然而,由于长期使用或其他原因
    的头像 发表于 04-01 14:02 961次阅读
    <b class='flag-5'>常见</b>的DC<b class='flag-5'>电源</b>模块故障及解决方法

    什么叫铅酸蓄电池 铅酸蓄电池工作原理 铅酸蓄电池结构及作用

    什么叫铅酸蓄电池 铅酸蓄电池工作原理 铅酸蓄电池结构及作用  铅酸蓄电池是一种常见的化学能到电
    的头像 发表于 02-18 17:13 2808次阅读

    常见的直流负载工作方式

    常见的直流负载工作方式  直流负载工作方式是指在直流电路中使用的各种负载方式。直流负载是用于测试和测量直流电源输出能力和能效的设备,可以模拟真实负载条件下的电流和功率需求。本文将详细
    的头像 发表于 01-18 15:12 583次阅读

    电池常见测试项目有哪些?

    常见电池测试项目有容量测试、电压检测、内阻测试、充放电测试、充电速度测试、循坏寿命测试、安全性检测、环境适应性检测等。电池检测是电池在设计与生产过程中的关键环节,以把控
    的头像 发表于 01-17 16:24 6965次阅读
    <b class='flag-5'>电池</b><b class='flag-5'>常见</b>测试项目有哪些?

    为什么锂电池适合做UPS电池呢?

    为什么锂电池适合做UPS电池呢? 锂电池是一种目前非常流行的电池技术,它具有多种优点,这些优点使其非常
    的头像 发表于 01-11 14:09 540次阅读

    UPS电源主机不接电池组可以正常工作吗?

    UPS电源主机不接电池组可以正常工作吗? UPS电源主机是一种重要的电力设备,可以为电器设备提供稳定的电力,以防止电力波动和断电时的数据丢失和设备损坏。通常,UPS
    的头像 发表于 01-09 16:09 1203次阅读

    SD8057单节锂离子电池充电器适合USB电源和适配器电源工作

    电子发烧友网站提供《SD8057单节锂离子电池充电器适合USB电源和适配器电源工作.pdf》资料免费下载
    发表于 12-22 11:28 0次下载

    DC电源模块的常见故障有哪些?

    BOSHIDA DC电源模块是电子设备中常见电源供应模块,它可以将交流电转化为直流电供给设备使用。然而,由于长期的使用和外界环境等因素的影响,DC
    的头像 发表于 12-05 13:55 655次阅读
    DC<b class='flag-5'>电源</b>模块的<b class='flag-5'>常见</b>故障有哪些?

    常见电源适配器故障及排查方法有哪些?

    常见电源适配器故障及排查方法有哪些? 电源适配器故障是使用电子设备时经常遇到的问题之一。合理排查和解决电源适配器故障是确保电子设备正常运行的重要步骤。本文将详细介绍
    的头像 发表于 11-24 14:08 5420次阅读

    铅酸电池工作原理是什么 铅酸电池的优缺点

    铅酸电池工作原理是什么 铅酸电池的优缺点  铅酸电池是一种常见的化学电池,广泛应用于汽车启动、
    的头像 发表于 11-20 16:16 6732次阅读

    如何根据不同仪器选择适合电源模块?

    如何根据不同仪器选择适合电源模块?
    的头像 发表于 11-10 13:07 588次阅读
    如何根据不同仪器选择<b class='flag-5'>适合</b>的<b class='flag-5'>电源</b>模块?

    SD8058可适合 USB 电源和适配器电源工作

    成为便携式应用的理想选择。 可以适合 USB 电源和适配器电源工作。由于采用了内部 PMOSFET 架构,加上防倒充电路,所以不需要外部检测电阻器和隔离二极管。热反馈可对充电电流进行
    发表于 10-27 14:54 0次下载

    电池的原理是什么?锂空气电池工作原理概述

    电池的原理是什么?锂空气电池工作原理概述  锂离子电池是目前最常见的可充电电池类型之一。与其他
    的头像 发表于 10-18 14:43 1143次阅读