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    為什么電壓轉換器有助于提升電池效率和延長使用壽命

    2023/09/06
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    本文介紹如何在現有系統中添加nanopower轉換器延長器件的電池壽命,從而將電池運行時間延長多達20%。

    采用電池供電的電路必須具備高能效,這樣電池才能長時間持續供電。為此,應當選擇節能型元器件并將其整合到系統中。電路中的構建模塊越少,整個系統的能效就越高。圖1所示的電水表就是一種電池供電設備。該系統采用 MAX32662 微控制器,僅有一個電源電壓。輸入電壓介于1.71 V和3.63 V之間。

    圖1.電池供電水表中集成固定電壓穩壓器的微控制器

    微控制器可以直接由電池供電,電池根據溫度和充電狀態提供2 V至3.6 V的電壓。電路中只需要很少的額外元件,因此可實現非常高的整體系統效率。然而,微控制器的電流消耗在很大程度上與實際電源電壓無關。微控制器的工作電壓是2 V還是3.6 V,對此IC都沒有影響。

    對于類似這樣的情況,可以使用新型nanopower開關穩壓器。此類開關穩壓器可以將電池電壓高效轉換為較低值,例如2 V。nanopower開關穩壓器在輸出端為微控制器提供所需的電流,但電池側電壓越高,需要的電流越小。圖2顯示了添加高效nanopower開關穩壓器 MAX38650?后的水表電路。

    圖2. 添加nanopower穩壓器

    添加此IC后,可顯著延長電池壽命。電池壽命可輕松延長20%或更多。由于影響參數眾多,例如溫度、峰值電流、傳感器周期性關閉等,確切的節能效果因情況而異。這里起決定性作用的是添加的DC-DC轉換器的靜態電流。如果開關穩壓器的能耗太大,預期的節能收益就會消失。

    圖3顯示了一個采用MAX38650 nanopower穩壓器的電路。顧名思義,該IC的靜態電流為納安級。運行期間,開關穩壓器僅消耗390 nA的靜態電流。當DC-DC轉換器可以關斷時,它只需要5 nA的關斷電流。這種nanopower電壓轉換器非常適合在類似圖1所示的系統中實現節能。

    圖3. nanopower穩壓器電路

    如圖3所示,電路僅需要少量無源外部元件。僅使用RSEL引腳上的一個電阻來設置輸出電壓,并未使用電阻分壓器。電阻分壓器會消耗相當多的電流,根據電壓和電阻的不同,此電流可能大大超過MAX38650的靜態電流。因此,該IC使用可變電阻,僅在電路接通時短暫檢查此電阻。該IC通過以下方式檢測設定點輸出電壓值:在接通期間的短時間內,使200 μA的電流流過該可變電阻。然后測量所產生的電壓,并將其存儲在IC內部。這意味著,在通過常規分壓器運行期間不會有能量損失。

    通過添加電壓轉換器,可以提高系統效率并延長電池續航時間。

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