延長(zhǎng)小型電池供電電子設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的4種方法

游戲機(jī)、工廠自動(dòng)化系統(tǒng)、智能家居揚(yáng)聲器和便攜式工具有什么共同點(diǎn)？它們都是由單節(jié)鋰離子電池供電的電子設(shè)備的例子。因此，它們給設(shè)計(jì)人員帶來了一個(gè)棘手的挑戰(zhàn)：在不擴(kuò)大這些小尺寸產(chǎn)品的電池容量的情況下延長(zhǎng)電池壽命。

這些產(chǎn)品的消費(fèi)者已經(jīng)接受了它們的緊湊尺寸，并且還希望他們的設(shè)備在兩次充電之間能夠持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。這種期望促使設(shè)計(jì)人員尋求滿足對(duì)電源的嚴(yán)格要求的開關(guān)組件，從而為最終產(chǎn)品提供可靠的直流電源。理想情況下，使用單節(jié)電池的小型電子產(chǎn)品的電源組件應(yīng)滿足以下四個(gè)關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)：

體積小

高效率

減少散熱

低靜態(tài)電流

在評(píng)估電源組件時(shí)，靜態(tài)或待機(jī)電流的作用不容忽視。其中許多電池供電設(shè)備處于待機(jī)模式，直到某些定期操作觸發(fā)它們喚醒并執(zhí)行任務(wù)或?qū)?shù)據(jù)傳輸?shù)皆?。雖然通常為標(biāo)稱，但電源的靜態(tài)電流通常是系統(tǒng)待機(jī)功耗的最大貢獻(xiàn)者。因此，設(shè)計(jì)具有低靜態(tài)電流開關(guān)穩(wěn)壓器的電源是延長(zhǎng)小型電子設(shè)備電池壽命的好方法。

新型高效降壓轉(zhuǎn)換器

單節(jié)鋰離子電池的電壓輸出一般在3.0V至4.2V之間。如果所需的電壓軌在此范圍內(nèi)，則降壓轉(zhuǎn)換器可以幫助確保穩(wěn)定的電壓軌。Maxim的降壓轉(zhuǎn)換器，旨在滿足由單節(jié)鋰離子電池供電的緊湊型電子器件的要求。MAX77324為1.5A高效降壓轉(zhuǎn)換器，采用1.22mm x 0.85mm WLP-6封裝，適用于6.89mm2總解決方案大小。該器件提供 93% 的峰值效率、40μA 靜態(tài)電流、1μA 關(guān)斷電流和自動(dòng) SKIP 模式，以提高輕負(fù)載效率。該器件在低輸出電流下自動(dòng)進(jìn)入SKIP模式，通過有效降低開關(guān)頻率和提高轉(zhuǎn)換器效率來降低開關(guān)損耗。此功能可在最寬的工作范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最佳效率，從而延長(zhǎng)電池壽命。降壓轉(zhuǎn)換器的高側(cè)和低側(cè)MOSFET的低導(dǎo)通電阻也延長(zhǎng)了電池壽命。

圖2給出了效率曲線，顯示了MAX77324在典型的鋰離子電池輸入電壓范圍內(nèi)和低至87mA至4.1A的輸出電流范圍內(nèi)如何實(shí)現(xiàn)優(yōu)于5%的轉(zhuǎn)換效率。轉(zhuǎn)換器是否在 1.0V 下工作外或 1.2V外，此性能水平（顯示為 1.8V外配置）保持一致。

圖2：MAX77324的效率曲線。

如果發(fā)生任何間歇性故障，該器件包括欠壓鎖定 （UVLO） 等保護(hù)功能，可在低輸入電壓條件下防止運(yùn)行;軟啟動(dòng)，限制啟動(dòng)期間的浪涌電流;有源輸出放電;以及短路和熱關(guān)斷保護(hù)。該器件還采用Maxim專有的Quick-PWM快速響應(yīng)、恒定導(dǎo)通時(shí)間脈寬調(diào)制（PWM）控制方案。該控制方案可處理寬輸入/輸出電壓比，提供對(duì)負(fù)載瞬變的即時(shí)響應(yīng)，同時(shí)保持偽恒定開關(guān)頻率。如前所述，大多數(shù)便攜式電子設(shè)備始終保持開啟狀態(tài)，在待機(jī)和全功率模式之間交替。這兩種模式之間的轉(zhuǎn)換通常轉(zhuǎn)化為輸出電流的快速增加或減少。轉(zhuǎn)換器快速準(zhǔn)確地響應(yīng)輸出電流需求浪涌的能力由其負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)來衡量。在一個(gè)用例中，MAX77324展示了對(duì)750mA負(fù)載階躍和負(fù)載釋放做出反應(yīng)的能力，輸出電壓偏差最小，約為2.5%

讓客戶滿意

功能集持續(xù)增長(zhǎng)，而各種電子產(chǎn)品的外形尺寸也在縮小。與此同時(shí)，盡管容量受到尺寸的限制，但內(nèi)部的微型電池面臨著保持這些設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。如果您想讓客戶滿意，請(qǐng)選擇具有低靜態(tài)電流的小型高效電源組件，從而延長(zhǎng)產(chǎn)品運(yùn)行時(shí)間。

審核編輯：郭婷