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超低功率、超小型充电解决方案满足nW级可穿戴应用的设计需求

启明?? 2014年11月06日 ?? 收藏0
日前,德州仪器(TI)推出了最小、最低功耗的线性电池充电器以及静态电流仅为360nA的集成型微型DC/DC电源模块。该模块可帮助延长可穿戴电子设备、远程传感器以及MSP430微控制器应用的电池使用寿命,从而可为超低功耗设计实现创新的电源管理方式。

德州仪器高性能模拟半导体产品部电池管理产品市场及应用经理文司华博士介绍说,无线应用正在变革整个世界,而所有这些应用都需要用电。以可穿戴应用为例,最重要的电源设计要求是:小尺寸(以适应小体积可穿戴应用)、低快充电流(为小容量电池定制)、低电池漏电(更长待机时间),以及高精度电流和电压(将电池充满以延长电池寿命)。

德州仪器涵盖了全系统的电池及电源管理解决方案,可覆盖从15W以上(平板或笔记本电脑)直到nW级(能量收集)的便携式应用。目前该公司最新的两款电源产品分别是用于有线充电的Bq25100,以及用于能量收集的TPS82740降压转换器模块。此外,德州仪器还有用于无线充电的产品组合——Bq500212A和Bq51003。

Bq25100单体锂离子电池充电器采用0.9mm×1.6mm WCSP封装,可支持之前尺寸一半的充电器解决方案。该器件支持高达30V的输入电压,不仅可对低至10mA或和达250mA快速充电电流进行准确控制,同时还可实现低至1mA的充电截止电流,从而支持微型锂离子纽扣电池(即涓流充电电流1mA,为快充电流1/10,可以将20mAh~300mAh电池电量充满。之前的Bq24040充电截止电流为6mA,适用于100mAh~100mAh电池,且为3mm×2mm封装)。此外,Bq25100还支持不足75nA的漏电流,可延长待机运行时间。

设计人员还可为小型及便携式可穿戴应用添加无线充电功能,在相同的电路板上将符合Qi标准的Bq51003 2.5W无线充电接收器与Bq25100线性充电器进行配对。这两款器件可让尺寸为75 mm2的最新TI Design参考电路板的功能更为齐全。TI一直支持Humavox将Bq25100集成其无线充电解决方案中,该解决方案适用于采用了Humavox ETERNA RF无线充电平台的可穿戴设备与便携式医疗保健设备。

TI最新TPS82740A与TPS82740B降压转换器模块都支持200mA输出电流、95%的转换效率、仅为360nA的工作状态静态电流流耗以及70nA的待机流耗。该微型模块采用9焊球MicroSiP封装将开关稳压器、电感器以及输入输出电容器进行集成,可实现仅为6.7mm2的解决方案尺寸。

在100mV的步进下,TPS82740A支持1.8V至2.5V输出电压,而TPS82740B则支持2.6V至3.3V电压,可充分满足TI最新超低功耗MCU MSP430FR59xx等微控制器以及SimpleLink CC2540T无线MCU等蓝牙低功耗解决方案的电源需求。

文博士补充说,LDO(低压差稳压器)在输入和输出相差较大时(比如5V降到3.3V)会有比较大的损耗,而它的好处是,在输入较低的情况下,比如电池电压只有3V,经过LDO可能变为2.8V,系统还能工作。TPS82740降压转换器模块具有两个功能:在输入较高时实现降压功能;在输入较低时充当低压差开关。

在快充方面,他表示,无论是笔记本电脑还是手机、可穿戴设备,电池充电时间都一样长(3个小时),因为普通电池电芯的充电倍率不超过0.7C。目前已有新的高充电倍率(1.5C)电池电芯出现,新的旗舰手机的电池充电过程将有望在1个小时以内完成。

Bq25100充电器以及TPS82740A与TPS82740B MicroSiP模块进一步壮大了TI超低功耗电池管理及DC/DC转换器产品阵营,其不仅可帮助延长电池使用寿命,甚至还可在低功耗设计中实现无电池工作。Bq25570、Bq25505、TPS62740、TPS62737以及TPS62736等电源器件可实现业界最低的工作静态电流。

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