利用低静态电流 (IQ) 技术延长电池寿命而不牺牲系统性能的三种方法

电池供电设备的激增推动了全球对更好、更低成本的电池和电池组的需求。电池制造商正在引入新的化学物质和小型化电池组，这对电力需求提出了新的、复杂的限制。另一方面，基本功能保持不变。当今的电池必须能够在不牺牲系统性能的情况下最大限度地延长运行时间并延长存储寿命。

降低功耗时，首要任务是尽量减少低静态电流 ( IQ )，从而延长电池运行时间。设备的IQ是指 设备处于待机模式或轻负载操作时从电池汲取的电流，或者换句话说，设备的电流消耗。 IQ可对设备效率产生重大影响。为了在空载或轻载条件下实现高效率，电池供电的应用需要电源管理解决方案，在严格调节输出的同时保持超低电流消耗。

当前许多设计需要非常低的IQ ，约为纳安 (nA) 量级。这种低静态电流对于需要延长待机操作的各种应用至关重要，从电动汽车 (EV) 到电动工具、头戴式耳机、头戴式耳机和小型耳机。此外，这些类型的系统 99% 以上的时间都处于待机模式，因此待机或睡眠模式下的IQ可能是电池寿命的限制因素。

优化各种电源管理构建模块，例如 DC/DC 转换器、低压差稳压器 (LDO)、电源开关、基准电压源、监控器和电池管理器件，以实现低功耗并延长电池运行时间。

本文介绍了利用TI IQ技术延长电池运行时间和保质期而不牺牲性能的三种方法。

实现始终开启的低功耗

利用超低泄漏工艺技术和新颖的控制拓扑来实现较长的电池运行时间。在系统处于待机模式时实现IQ可以延长电池工作时间。在

图1中， TPS37-Q1监控器为 EV 电池监控提供 1μA(典型值)IQ，同时提供高达 65V 的电源电压覆盖范围，而无需牺牲监控电压范围或监控响应时间。

图1：使用TPS37-Q1 直接监控 12V/48V 电池电压

BQ25155等电池充电器 IC 的运输模式IQ 为 10nA，有助于确保电池即使存放数月或数年也不会耗尽。TPS7A02等低功耗稳压器可实现25nA 的超低 IQ和仅为 3nA 的运输模式IQ ，有助于显着延长正常和断电操作期间的电池运行时间。

实现快速响应时间

快速唤醒比较器和零 IQ反馈控制可实现快速动态响应，而无需牺牲低功耗特性。智能偏置方案可以在检测到错误时立即加速比较器，有助于在不提高IQ 的情况下提高速度。例如，在图 2 中，使用可实现 275 nA (典型值)IQ 的降压开关稳压器TPS62843 ，其响应时间 × I Q /I LOAD比其前代产品提高了 3 倍以上。确实有。此外，TPS37-Q1还实现了业界最佳的响应和检测时间(典型值为 8μs)。这比行业替代方案快 2 倍到 10 倍。

图 2 ：TPS62843 的负载瞬态特性(V OUT = 1.2V ，I OUT_MIN = 0A至I OUT_MAX = 300mA)

更小的外形 尺寸

电阻器和电容器的面积节省技术有助于集成到空间受限的应用中，而不会影响静态功耗。下一代毫微功耗器件将不再需要许多外部上拉/下拉电阻器和电阻分压器电路。它支持超小外形尺寸，例如TPS7A02，其芯片级封装尺寸为 640μm x 64μm 。

减少电路板面积的另一种方法是将更多功能集成到单个芯片上。这种集成允许监控器、参考系统、低压差稳压器 (LDO)、电池充电器和 DC/DC 转换器等多个模块共享通用构建模块，同时降低整体IQ BQ25125是一款电池充电器管理 IC，采用 2.5mm x 2.5mm WCSP(晶圆芯片级封装)封装，集成了多个IQ功能，可使用I 2 C 进行灵活控制。该产品使整个电源管理系统能够应用于多种低功耗应用。

概括

随着电池供电应用的激增，在不牺牲系统性能的情况下实现低静态电流 ( IQ ) 似乎是一项艰巨的挑战。 然而，情况并非总是如此。TI 的产品组合采用 IQ 技术，使您能够实现超低功耗，而无需权衡性能或成本，从而最大限度地延长电池寿命并延长您的下一个电池供电。