本文介紹如何在現有系統中添加nanopower轉換器以延長裝置的電池壽命，從而將電池運行時間延長多達20%。
採用電池供電的電路必須具備高能效，這樣電池才能長時間持續供電。為此，應選擇節能型元件並將其整合到系統中。電路中的建構模組越少，整個系統的能效就越高。圖1所示的電水錶就是一種電池供電設備。本系統採用 MAX32662微控制器，僅有一個電源電壓。輸入電壓介於1.71 V和3.63 V之間。
圖1. 電池供電水錶中整合固定電壓穩壓器的微控制器
微控制器可以直接由電池供電，電池根據溫度和充電狀態提供2 V至3.6 V的電壓。電路中只需要很少的額外元件，因此可實現非常高的整體系統效率。然而，微控制器的電流消耗在很大程度上與實際電源電壓無關。微控制器的工作電壓是2 V還是3.6 V，對此IC都沒有影響。
類似這樣的情況，可以使用新型nanopower開關穩壓器。此類開關穩壓器可將電池電壓高效率轉換為較低值，例如2 V。nanopower開關穩壓器在輸出端提供微控制器所需的電流，但電池側電壓越高，所需的電流越小。圖2顯示了添加高效能nanopower開關穩壓器MAX38650後的水錶電路。
圖2. 新增nanopower穩壓器
添加此IC後，可顯著延長電池壽命。電池壽命可輕鬆延長20%或更多。由於影響參數眾多，例如溫度、峰值電流、感測器週期性關閉等，確切的節能效果因情況而異。這裡起決定性作用的是添加的DC-DC轉換器的靜態電流。如果開關穩壓器的能耗太大，預期的節能效益就會消失。
圖3顯示了一個採用MAX38650 nanopower穩壓器的電路。顧名思義，該IC的靜態電流為納安級。運轉期間，開關穩壓器僅消耗390 nA的靜態電流。當DC-DC轉換器可以關閉時，它只需要5 nA的關斷電流。這款nanopower電壓轉換器非常適合在類似圖1所示的系統中實現節能。
圖3. nanopower穩壓器電路
如圖3所示，電路僅需要少量被動外部元件。僅使用RSEL接腳上的一個電阻來設定輸出電壓，並未使用電阻分壓器。電阻分壓器會消耗相當多的電流，根據電壓和電阻的不同，此電流可能大大超過MAX38650的靜態電流。因此，該IC使用可變電阻，僅在電路接通時短暫檢查此電阻。此IC透過以下方式偵測設定點輸出電壓值：在接通期間的短時間內，使200 µA的電流流經此可變電阻。然後測量所產生的電壓，並將其儲存在IC內部。這意味著，在通過常規分壓器運作期間不會有能量損失。
透過添加電壓轉換器，可以提高系統效率並延長電池續航力。
作者
Frederik Dostal
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