Může nový měnič DC-DC společnosti TI skutečně prodloužit baterii?

Design s nízkou spotřebou je dnes hlavním zájmem mnoha konstruktérů. Technologie jako IoT a nositelná zařízení vyžadují drasticky nízkou spotřebu energie kvůli malým tvarovým faktorům, které k napájení systému vyžadují malé baterie s nižší kapacitou. Kromě toho se zařízení IoT často používají jako samostatná zařízení. Aby se snížila potřeba najít a vyměnit baterie v těchto nasazených zařízeních, je zásadní design s nízkou spotřebou.

Měniče DC-DC a energeticky efektivní design

Jedním ze způsobů, jak se designéři snaží implementovat design s nízkou spotřebou, je použití převodníku DC-DC. Baterie obecně poskytuje systému relativně vysoké a nerovnoměrné stejnosměrné napětí. Toto napětí se liší v závislosti na typu a chemii baterie. Například téměř všechny lithium-polymerové baterie mají napětí 3,7 V nebo 4,2 V.

Příklad převaděče DC-DC v systému. Zdroj obrázku Md Umar Hashmi et. Alabama

Problém je v tom, že mnoho zařízení, zejména těch s nízkou spotřebou energie, vyžaduje mnohem nižší provozní napětí, než jaké poskytuje přímo baterie. Napětí baterie může být také nestabilní a kolísá v závislosti na faktorech, jako je spínací šum. Inženýři používají ke zmírnění těchto problémů měniče DC-DC, které jim umožňují pracovat s požadovaným napětím, které je dobře regulované (tj. Nekolísá v hodnotě).

Nový převodník DC-DC od společnosti TI

Pochopení důležitosti převodníků DC-DC činí nejnovější verzi společnosti Texas Instruments ještě více vzrušující. Ve stejném týdnu společnost oznámila konvertor TPS63900 buck-boost.

Zjednodušené schéma TPS63900. Obrázek s laskavým svolením společnosti Texas Instruments

Uvedení na trh je obzvláště pozoruhodné, protože tvrdí, že toto nové zařízení může pomoci zvýšit výdrž baterie v zařízeních o 50% díky některým bodům, včetně nízkého klidového proudu.

Funkce pro úsporu energie

TPS63900 obsahuje některé funkce, které podporují tvrzení společnosti TI o enormních úsporách energie: Za prvé nabízí funkci dynamického škálování napětí. To znamená, že výstupní napětí zařízení lze nastavit na dvě různé hodnoty a lze je podle potřeby změnit. Když stav SEL změní stav, výstupní napětí se změní z jednoho vybraného napětí na druhé v krocích po 100 mV. Tímto způsobem může návrhář inteligentně snížit výstupní napětí měniče DC-DC, když je v pohotovostním režimu, a šetřit energii tím, že neposkytne plné provozní napětí, když to není potřeba. Za druhé, zařízení nabízí limit. nastavitelný vstupní proud. Zařízení může omezit proud odebíraný ze zdroje, takže jej lze používat s bateriemi, které nepodporují vysoké špičkové proudy. Limit zapínacího proudu je aktivní během normálního provozu a při spuštění, aby se zabránilo vysokému zapínacímu proudu. To uživateli ušetří energii tím, že nebude odebírat příliš mnoho proudu a baterii prodlouží životnost.

Obrázek VIN s ustáleným proudem přístroje při různých teplotách s laskavým svolením Texas Instruments

Nakonec má toto zařízení extrémně nízký klidový proud 75 nA při pokojové teplotě. Klidový proud nebo proud odebíraný, když zařízení nefunguje, je v aplikacích IoT nesmírně důležité, pokud uvažujete o senzoru, který provádí nějaký typ měření a přenosu jednou denně a zbytek je v režimu spánku. Většinu dne stráví život zařízení čerpáním nečinného proudu. Z tohoto důvodu je velmi nízký klidový proud.

O krok blíže k nízké spotřebě

I když se tvrzení společnosti Texas Instrument o prodloužení životnosti baterie o 50% může zdát jako ambiciózní prohlášení, je nepopiratelné, že nový převodník DC-DC nabízí mnoho funkcí pro úsporu energie.

TI říká, že TPS63900 je obzvláště vhodný pro inteligentní měření plynu a vody. Obrázek (upravený) s laskavým svolením společnosti Texas Instruments

Vzhledem k rostoucí potřebě designu s nízkým výkonem je tato verze TI velkým krokem správným směrem a měla by být přínosem pro mnoho designérů, kteří se rozhodli ji použít ve svých návrzích systémů.