用Nanopower實(shí)現(xiàn)超低靜態(tài)電流延長電池壽命

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）和電源相關(guān)的芯片，每次有新產(chǎn)品發(fā)布的時(shí)候，總有一個(gè)參數(shù)非常吸引人注意，那就是靜態(tài)電流。這一參數(shù)可以說是電源相關(guān)芯片的核心參數(shù)，盡可能降低靜態(tài)電流值是每一個(gè)廠商，每一個(gè)器件都在盡力實(shí)現(xiàn)的。

更低的靜態(tài)電流有什么意義？

靜態(tài)電流這一參數(shù)我們經(jīng)常能在產(chǎn)品介紹書上看到，那靜態(tài)電流到底代表了什么含義呢？靜態(tài)電流通?？梢哉J(rèn)為是集成電路IC在空載和非開關(guān)但啟用狀態(tài)下消耗的電流，用更簡單一點(diǎn)的解釋就是負(fù)載電流之外部分的電流和電源芯片自身消耗的電流。如果更廣義地來理解靜態(tài)電流可以將其看作IC 在任何超低功耗狀態(tài)下消耗的輸入電流。

現(xiàn)在很多電子產(chǎn)品都是靜態(tài)的監(jiān)控狀態(tài)，從物聯(lián)網(wǎng)IoT設(shè)備到可穿戴設(shè)備，從健康狀態(tài)監(jiān)控器到現(xiàn)場傳感器，這些設(shè)備對(duì)IC性能要求越來越高，要求實(shí)現(xiàn)更長的運(yùn)行時(shí)間、更低的散熱和更小巧的外形。靜態(tài)電流的降低可以幫助IC大幅降低功耗，從而延長電池供電型設(shè)備的使用壽命。

關(guān)斷電流時(shí)常拿來和靜態(tài)電流一起提到的參數(shù)，關(guān)斷電流是在IC關(guān)閉時(shí)測出的，這個(gè)值并不為0，因?yàn)橐恍㊣C會(huì)在這種狀態(tài)下出現(xiàn)泄漏電流，有些IC因?yàn)閮?nèi)部電路的存在消耗少量電流維持IC內(nèi)的內(nèi)務(wù)處理。設(shè)計(jì)人員通常使用靜態(tài)電流來測量輕負(fù)載下電源的功率耗損，并用關(guān)斷電流來計(jì)算電池壽命。

典型的電池供電型應(yīng)用大部分時(shí)間都處于空閑狀態(tài)，等待處理某些事件，其中的間隔可能是幾分鐘也可能是幾個(gè)小時(shí)。系統(tǒng)在執(zhí)行相應(yīng)事件的操作后會(huì)回到睡眠狀態(tài)，繼續(xù)等待下一個(gè)事件。由于在工作和空閑狀態(tài)下消耗的電流很少，所以系統(tǒng)采用更小的電池，也能保持更長時(shí)間的正常運(yùn)行。對(duì)于大部分時(shí)間都保持超低功耗狀態(tài)的電池供電型應(yīng)用來說，使用低靜態(tài)電流的器件是至關(guān)重要的，靜態(tài)電流是占空比系統(tǒng)中的主要功耗因素，開關(guān)靜態(tài)電流過高，則大部分的電池電量都將消耗在等待中，降低靜態(tài)電流有助于發(fā)揮系統(tǒng)優(yōu)勢。

Nanopower：盡可能延長電池壽命

談及Nanopower技術(shù)，說它可以實(shí)現(xiàn)將靜態(tài)電流降到1μA以下有點(diǎn)過于籠統(tǒng)了，Nanopower能夠使電源芯片能夠發(fā)揮出色性能，實(shí)現(xiàn)更低散熱和更長的工作壽命，通過 nanopower 技術(shù)間運(yùn)行時(shí)間延長是模擬IC不斷創(chuàng)新的方式之一。

實(shí)現(xiàn)Nanopower的一種方法是消除反饋部分或電阻分壓器的損耗。這種方案里設(shè)計(jì)了一個(gè)稱為電阻器選擇的新接口用于設(shè)置輸出電壓等值，具體辦法是在該接口處通過電阻運(yùn)行電流以確定其值并在芯片中設(shè)置該值，此環(huán)節(jié)僅于設(shè)計(jì)過程中在星形螺母處完成，并且在部件關(guān)閉之前不會(huì)再次消耗電流。這種辦法可以測量設(shè)置多達(dá)33種不同的電阻值。為了靈活性，供應(yīng)商會(huì)提供電阻反饋?zhàn)址栽试S設(shè)計(jì)人員自定義輸出。
靜態(tài)電流做到極低，就相當(dāng)于加倍了待機(jī)時(shí)長，更加省電。這樣，充電的次數(shù)也可以降到最少，甚至能夠達(dá)到不用更換電池的程度，盡可能延長電池壽命。

發(fā)揮Nanopower優(yōu)勢

以物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備為例，這些傳感器設(shè)備通常由電池或可再生電源供電，器件的載荷一般很穩(wěn)定且處于較低的水平，但在測量和傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，電路會(huì)產(chǎn)生峰值功耗。NanoPower技術(shù)可以優(yōu)化這些應(yīng)用的輕負(fù)載和峰值功耗要求。消費(fèi)電子是集成Nanopower技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域，許多Nanopower器件僅耗費(fèi)很少的電能，集成在系統(tǒng)中都可以將這些器件視為無能耗器件。

工業(yè)應(yīng)用里線路供電型設(shè)備較多，Nanopower技術(shù)同樣適用。應(yīng)用NanoPower器件的線路供電型設(shè)備能夠減少散熱需求，尤其是對(duì)于本身空間有限，且沒有強(qiáng)制冷卻措施的系統(tǒng)，還能夠降低待機(jī)功率和整體系統(tǒng)功耗，從而減少碳排放。

除此之外，電源系統(tǒng)中一個(gè)常見的能量損失和二極管上的電壓降相關(guān)，特別是在使用多個(gè)電源時(shí)。這種情況下，Nanopower DCDC升壓轉(zhuǎn)換器可以代替二極管，Nanopower轉(zhuǎn)換器中的關(guān)斷功能可以消除二極管上的電壓降，同時(shí)仍然執(zhí)行防止電流流動(dòng)的基本二極管功能。

小結(jié)

不論是電池供電型設(shè)備還是線路供電型設(shè)備，更低的靜態(tài)電流才能使系統(tǒng)能夠發(fā)揮更好的性能，實(shí)現(xiàn)更低散熱并明顯延長工作壽命。