用Nanopower实现超低静态电流延长电池寿命

电子发烧友网报道（文/李宁远）和电源相关的芯片，每次有新产品发布的时候，总有一个参数非常吸引人注意，那就是静态电流。这一参数可以说是电源相关芯片的核心参数，尽可能降低静态电流值是每一个厂商，每一个器件都在尽力实现的。
 
更低的静态电流有什么意义？
 
静态电流这一参数我们经常能在产品介绍书上看到，那静态电流到底代表了什么含义呢？静态电流通常可以认为是集成电路IC在空载和非开关但启用状态下消耗的电流，用更简单一点的解释就是负载电流之外部分的电流和电源芯片自身消耗的电流。如果更广义地来理解静态电流可以将其看作IC 在任何超低功耗状态下消耗的输入电流。
 
现在很多电子产品都是静态的监控状态，从物联网IoT设备到可穿戴设备，从健康状态监控器到现场传感器，这些设备对IC性能要求越来越高，要求实现更长的运行时间、更低的散热和更小巧的外形。静态电流的降低可以帮助IC大幅降低功耗，从而延长电池供电型设备的使用寿命。
 
关断电流时常拿来和静态电流一起提到的参数，关断电流是在IC关闭时测出的，这个值并不为0，因为一些IC会在这种状态下出现泄漏电流，有些IC因为内部电路的存在消耗少量电流维持IC内的内务处理。设计人员通常使用静态电流来测量轻负载下电源的功率耗损，并用关断电流来计算电池寿命。
 
典型的电池供电型应用大部分时间都处于空闲状态，等待处理某些事件，其中的间隔可能是几分钟也可能是几个小时。系统在执行相应事件的操作后会回到睡眠状态，继续等待下一个事件。由于在工作和空闲状态下消耗的电流很少，所以系统采用更小的电池，也能保持更长时间的正常运行。对于大部分时间都保持超低功耗状态的电池供电型应用来说，使用低静态电流的器件是至关重要的，静态电流是占空比系统中的主要功耗因素，开关静态电流过高，则大部分的电池电量都将消耗在等待中，降低静态电流有助于发挥系统优势。
 
Nanopower：尽可能延长电池寿命
 
谈及Nanopower技术，说它可以实现将静态电流降到1μA以下有点过于笼统了，Nanopower能够使电源芯片能够发挥出色性能，实现更低散热和更长的工作寿命，通过 nanopower 技术间运行时间延长是模拟IC不断创新的方式之一。
 
实现Nanopower的一种方法是消除反馈部分或电阻分压器的损耗。这种方案里设计了一个称为电阻器选择的新接口用于设置输出电压等值，具体办法是在该接口处通过电阻运行电流以确定其值并在芯片中设置该值，此环节仅于设计过程中在星形螺母处完成，并且在部件关闭之前不会再次消耗电流。这种办法可以测量设置多达33种不同的电阻值。为了灵活性，供应商会提供电阻反馈字符串以允许设计人员自定义输出。
 

消除电阻分压器损耗实现Nanopower，ADI
 

静态电流做到极低，就相当于加倍了待机时长，更加省电。这样，充电的次数也可以降到最少，甚至能够达到不用更换电池的程度，尽可能延长电池寿命。
 
发挥Nanopower优势
 
以物联网设备为例，这些传感器设备通常由电池或可再生电源供电，器件的载荷一般很稳定且处于较低的水平，但在测量和传输数据时，电路会产生峰值功耗。NanoPower技术可以优化这些应用的轻负载和峰值功耗要求。消费电子是集成Nanopower技术的主要应用领域，许多Nanopower器件仅耗费很少的电能，集成在系统中都可以将这些器件视为无能耗器件。
 
工业应用里线路供电型设备较多，Nanopower技术同样适用。应用NanoPower器件的线路供电型设备能够减少散热需求，尤其是对于本身空间有限，且没有强制冷却措施的系统，还能够降低待机功率和整体系统功耗，从而减少碳排放。
 
除此之外，电源系统中一个常见的能量损失和二极管上的电压降相关，特别是在使用多个电源时。这种情况下，Nanopower DCDC升压转换器可以代替二极管，Nanopower转换器中的关断功能可以消除二极管上的电压降，同时仍然执行防止电流流动的基本二极管功能。
 
小结
 
不论是电池供电型设备还是线路供电型设备，更低的静态电流才能使系统能够发挥更好的性能，实现更低散热并明显延长工作寿命。