電池壽命正處于關(guān)鍵時(shí)刻，因?yàn)槲覀兊闹悄芑ヂ?lián)設(shè)備繼續(xù)縮小，但仍有望提供比以往更多的功能和性能。有效延長未來設(shè)備的電池壽命將需要掌握低靜態(tài)電流。

測量體溫、輸送胰島素和監(jiān)測心率的醫(yī)療貼片必須長時(shí)間可靠地運(yùn)行。然而，這些貼片通常在使用前長時(shí)間存放在儲(chǔ)藏室中。同樣，智能手表、耳塞和視頻游戲控制器必須在兩次充電之間延長運(yùn)行時(shí)間，以獲得更好的用戶體驗(yàn)。此外，電表、氣體檢測器和樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)等設(shè)備以及成群的現(xiàn)場傳感器必須具有可靠的現(xiàn)場正常運(yùn)行時(shí)間，因?yàn)楸仨氼l繁充電或維護(hù)它們是不切實(shí)際的。幾乎所有物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 設(shè)備都依賴于必須在各種條件下長時(shí)間可靠運(yùn)行的電池。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員根據(jù)中央控制單元（例如微控制器 （MCU））的活動(dòng)、睡眠和休眠電流來計(jì)算電池壽命。相關(guān)的傳感器和無線電也將與 MCU 協(xié)同工作。當(dāng)然，電源也是必不可少的，它為系統(tǒng)的所有功能塊提供能量。電源通常由穩(wěn)壓器組成，例如升壓或降壓的開關(guān)穩(wěn)壓器，或低壓差 （LDO） 穩(wěn)壓器。有些還具有涉及多種電源架構(gòu)甚至電池充電器的電源管理 IC （PMIC）。

雖然有功電流消耗是延長電池壽命的一個(gè)重要因素，但運(yùn)行時(shí)間最終會(huì)受到每種電源模式所用時(shí)間的影響。每個(gè)組件的待機(jī)電流變得至關(guān)重要，因?yàn)樗吆托菝吖δ苄枰嗟臅r(shí)間。在這種情況下，電源的靜態(tài)電流是系統(tǒng)待機(jī)功耗的最大貢獻(xiàn)者。例如，考慮一個(gè)由 40 mAh、1.55 V 氧化銀紐扣電池供電的系統(tǒng)，保質(zhì)期為一年。假設(shè)消耗的電流約為 4 μA，將電流降低一個(gè)微安可以將可穿戴設(shè)備的保質(zhì)期延長約三個(gè)月。

不要低估你的智商的影響

當(dāng)電源處于待機(jī)模式時(shí)，功耗由靜態(tài)電流 （I Q ） 定義，它指的是電路在不驅(qū)動(dòng)任何負(fù)載且其輸入不循環(huán)時(shí)的安靜狀態(tài)。雖然標(biāo)稱值，但 I Q在輕負(fù)載運(yùn)行期間也會(huì)顯著影響系統(tǒng)的功率傳輸效率。

有時(shí)，靜態(tài)電流與關(guān)斷電流混淆。使用靜態(tài)電流，系統(tǒng)處于空閑狀態(tài)，但隨時(shí)準(zhǔn)備喚醒以采取行動(dòng)，這通常是用戶喜歡他們的設(shè)備的方式。另一方面，關(guān)斷電流是指處于睡眠狀態(tài)的設(shè)備。設(shè)計(jì)人員使用靜態(tài)電流來評(píng)估輕負(fù)載時(shí)電源的功耗。當(dāng)設(shè)備關(guān)閉但其電池連接到穩(wěn)壓器時(shí)，他們使用關(guān)斷電流來計(jì)算電池壽命。

要延長設(shè)備的電池壽命，請(qǐng)始終使用低功耗 MCU、傳感器、無線電和高效電源等組件進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)電池電壓降至低電平時(shí)，一些設(shè)計(jì)人員會(huì)選擇升壓轉(zhuǎn)換器來延長電池壽命。然而，除非選擇了正確的轉(zhuǎn)換器，否則這種方法會(huì)導(dǎo)致更高的 I Q，從而更快地耗盡電池電量。

最終產(chǎn)品的外形尺寸是另一個(gè)重要的考慮因素。消費(fèi)者——因此，設(shè)計(jì)師——被驅(qū)使變得更小更輕。挑戰(zhàn)在于，設(shè)備的電池通常是設(shè)備板上最大和最重的組件。當(dāng)然，更小的電池意味著更少的容量——這與對(duì)更長電池壽命的需求相矛盾。因此，挑戰(zhàn)就變成了如何利用高效的電源管理技術(shù)來平衡容量和尺寸。

提高系統(tǒng)的電源效率是延長電池壽命的一種常用方法。系統(tǒng)內(nèi)的 MCU、傳感器、模擬前端 （AFE） 和其他負(fù)載電路必須由不同于電池電壓的電壓驅(qū)動(dòng)。因此，這些電路中的每一個(gè)都需要自己的專用 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，這種設(shè)置會(huì)導(dǎo)致每個(gè)轉(zhuǎn)換器的效率損失。這些電路還需要支持部件，例如支持微控制器的監(jiān)控 IC。

對(duì)于整體系統(tǒng)管理，電流檢測放大器、溫度傳感器和比較器等“保護(hù)”設(shè)備可以幫助管理負(fù)載和電池電流。鑒于處于被動(dòng)狀態(tài)且不頻繁活動(dòng)的產(chǎn)品越來越受歡迎，電源的 I Q以及配套部件和保護(hù)器件成為延長電池壽命的關(guān)鍵因素。

顯然，密切關(guān)注升壓轉(zhuǎn)換器等電源穩(wěn)壓器的靜態(tài)電流規(guī)格是有意義的。該電流越低，您就越能延長電池壽命。尤其是對(duì)于當(dāng)今的超小型設(shè)計(jì)而言，需要能夠提供更低靜態(tài)電流和更小外形尺寸的電路。在這種情況下，即使以毫安為單位測量的電流也不足以對(duì)電池壽命產(chǎn)生影響。今天的可穿戴、移動(dòng)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)需要具有納安電流的電路。

審核編輯：郭婷