무부하 전류는 대개 중요하지 않지만 착용 가능한 장치의 배터리 수명을 관리하는 데 중요한 요소이며 배터리 수명을 중시하는 스마트하고 작은 장치가 널리 보급되고 있습니다.
웨어러블 및 IoT (Internet of Things)의 모든 토론과 트렌드를 가능하게하는 요소 체온을 측정하고 인슐린을 공급하며 심장 박동을 모니터링하는 의료 패치는 오랜 시간 동안 안정적으로 작동해야합니다.
또한 이러한 장치는 일반적으로 환자가 사용하기 전에 보관실과 약실에 장기간 보관해야하며 의사와 사용자는 장치의 배터리가 정상적으로 작동하고 있음을 확신해야합니다. 마찬가지로 스마트 시계, 이어폰 헤드폰 및 비디오 게임 컨트롤러는 충전 사이에 더 오랜 시간 동안 사용할 수 있어야합니다 (그림 1).
스마트 시계 및 이어 버드 그림 1은 배터리 수명이 가장 중요한 시스템의 예입니다.
누구든지 필요할 때 충전을 계속하거나 중단하고 싶습니까? 트라이 애슬론을 충전하는 동안 중단해야하는 어색한 상황을 상상해보십시오.
또한 계량기, 가스 감지기 및 빌딩 자동화 시스템뿐만 아니라 수많은 현장 센서가 현장에서 안정적으로 작동 할 수 있어야하며,이 모든 것은 빈번한 충전 및 유지 보수없이 백그라운드에서 지속적으로 작동하는 경향이 있습니다. 웨어러블 및 환경 테스트를 감지하면 거의 모든 IoT 장치가 모든 조건에서 신뢰할 수 있고 장기간 작동해야하는 배터리에 의존하며 배터리 수명 문제가 사실상 현실화되었습니다.
시장 조사 기관인 글로벌 산업 분석 (글로벌 산업 분석가)에 따라 데이터를 무선 네트워크를 행동을 점점 더 인기 수요 신흥의 현재 시대를 촉진한다. 휴대용 배터리로 구동되는 제품은 2020 년 세계 시장 규모는 년에 $ 8천6백54 만 보통이 가정에 도달 할 것 물론 각 장치마다 고유 한 에너지 사용 패턴이 있습니다. 다음으로 배터리 수명 계산 방법을 검토하고 대기 전류가 왜 중요한지 토론하십시오.
시스템 대기 전력 소비에 영향을 미침 대기 전류가 필수적입니다.
제조 완료 후, 많은 만약 IoT는 열어 수명 동안 대기 모드에서 대부분의 시간을이 장치를 판매하는 데 사용하거나, 특정 작업이 주기적으로 데이터를 전송 수행 될 때까지 보통 선반에 저장, 셧다운 모드 노드 장치에 남아 특히 이러한 관점에서, 훈련 기간 동안 비교적 짧은 시간 범위에서 사용자가 착용 착용 상태 모니터링 장치에 대한 클라우드, 디바이스에 전원을 공급하는 방법을 모색 할 필요가있을 때 수동 모드 개선.
시스템 설계자의 전지 수명 (예를 들어, 마이크로 컨트롤러), 잠자기 및 딥 슬립 현재 연결된 센서 및 무선 운영 중앙 제어 어셈블리를 산출 할뿐만 아니라 마이크로 제어기와 협력. 물론, 시스템의 모든 기능 회로에 대한 전력 공급을 , 그것은 또한 매우 중요하다. 조작 전류 소비는 배터리 수명을 연장 할 수있는 중요한 요소이지만, 다양한 소비 전력 모드에서 시간의 최종 금액의 작동 시간에 영향을하지만. 수면과 깊은 수면 기능에 더 많은 시간이 걸릴 경우, 각 대기 전류 요소가 중요하다.
이 경우, 전원 시스템의 정지 전류는 대기 전력 소비에 영향을주는 큰 요인이다. 예를 들어, 40mAh, 산화은 1.55V 버튼 전지도 일년 (의 수명의 시스템을 가정한다.도 2는 손잡이 인 4μA 약의 싱크 전류, 1 마이크로 암페어의 전류가 감소하면 코인 셀)., 수명 석 달에 대한 착용 확장 할 수 있습니다.
그림 2의 코인 셀은 장기간 작동이 필요한 휴대용 장치에 전원을 공급합니다.
일반적으로, 전원 레귤레이터, 예를 들어 부스트 또는 벅 스위칭 레귤레이터 또는 저전압 강하 (LDO) 레귤레이터를 포함한다. 일부 전력 이상의 전력 구조를 포함하는 전력 관리 IC (PMIC)를 갖고, 심지어는 배터리 충전을 할 수있다 장치.
무부하 전류 셧다운 전류와 다른 점은 언제든지 깨울 수 없습니다.
전원으로 인해 회로의 정상 상태는,이 경우는 작지만 어떤 부하, 대기 전류를 스위칭없이 입력을 유도하지 않지만, 실질적으로 빛이 시스템에 영향을 미칠 것이라는 것을 의미 정지 전류 (IQ) 결정에 대기 모드 전력 소비되면 부하 조건에서의 동력 전달 효율.
때로는 대기 전류와 OFF 전류 대기 전류, 시스템이 유휴 상태에 있지만 일어나 일반적으로 사용자의 장치 상태가 원하는 조치를 취할 준비가 혼란, 전류가 꺼져있는 반면에, 잠에서 장치를 말한다 국가.
설계자들은 경부 하에서 대기 전류 소비 전력 평가를 사용하여, 상기 컴퓨팅 장치는 오프 전류와 배터리 레귤레이터에 접속되고, 배터리를 이용하여 스위치 오프된다.
배터리 수명, 낮은 전력 소비 컨트롤러, 센서, 라디오, 및 전력 효율적인 설계를 확장합니다. 같은 디자인으로 고급 CMOS 제조 공정 노드 기술을, 또한 제품의 전체 전력 소비를 줄이고, 따라서 배터리 수명을 연장하는 데 도움이됩니다. 일부 디자인을 이 부서는 배터리 전압이 더 낮은 수준으로 떨어지면 부스트 컨버터를 사용하여 배터리 수명을 연장하기로 결정했다.
그러나이 방법은 실제로 선택한 컨버터가 정확하지 않을 경우 대기 전류가 더 빨라지고 배터리 소모가 빨라지므로 최종 제품 사양이 또 다른 중요한 고려 사항입니다. 소비자와 설계자는 더 많은 것을 선택해야합니다 더 작고 가볍고 가벼운 제품입니다. 어려움은 일반적으로 장치의 회로 보드에서 가장 크고 무거운 구성 요소입니다. 물론 배터리의 크기가 작을수록 배터리 수명이 길어지기 때문에 용량이 작아집니다. 설계자는 배터리 용량과 크기 및 효과적인 전력 관리 기술 간의 관계를 짚어 봐야합니다. 시스템의 전력 효율 향상은 배터리 수명을 연장하는 일반적인 방법입니다.
부스트 컨버터와 다른 전원 레귤레이터 대기 전류 (quiescent current) 포인터에주의를 지불하는 것은, 더 낮은 이상, 현재의 배터리 수명 중요하다, 그래서 당신은 낮은 대기 전류를 제공 할뿐만 아니라 필요와 시장에서 사용 가능한 제품보다 작은 크기 이 기술은 특히.이 경우에도 낮은 mA 전류 레벨은 나이 Anpei의 낮은 오늘날의 초소형 디자인. 오늘날의 착용, 모바일과의 IoT 수준의 설계 요구 사항에 대한 배터리 수명에 영향을주는 것만으로는 충분하지 않습니다 현재.
부스트 컨버터는 전원 전압보다 높은 출력 전압을 갖는 DC-DC 컨버터로 부스트 컨버터 시장을 보면 업계 분석 데이터를 기반으로 VIN (5V) 부스트 전원 관리 회로가 가장 빠르게 성장하고있다 (그림 3) 컨버터 시장 회전율 예측.)이 성장을 주도하는 IoT 애플리케이션 요구 사항을 기반으로 설계자들은보다 낮은 전압 레일, 더 긴 배터리 수명 및 더 작은 솔루션 크기를 제공하는 부스트 컨버터를 찾고있다.
도표 3 밀어주는 변환기 세계적인 회전율 예측
나노 암페어 초소형 / 네트워킹 디자인 터치 다운의 이점
배터리 수명을 효과적으로 연장시키는 부스트 컨버터의 적절한 선택은 대기 전류를 포함한 몇 가지 핵심 조건에주의를 기울여야한다. 전류가 낮을수록 대기 모드에서 시스템의 배터리 수명이 길어진다. 이 기능은 효율을 높이고 최종 제품의 보관 수명을 연장시켜 값 비싼 외부 부품을 컨버터의 필수 부품으로 저장하므로 입력 전압 범위가 거의 소모 된 배터리를 사용할 수 있습니다 동작, 효율 - VIN, VOUT 및 IOUT을 측정하면 퍼센티지가 높을수록 배터리 수명이 연장된다 (μA에서 90 % 이상의 효율이 이상적이다).
또한 전력 관리 기술 분야에서 벤더의 성능을 이해하는 것이 중요합니다. 신뢰할 수있는 공급 업체는 모든 규모와 산업 분야의 고객에게 고급 기술을 제공하는 오랜 역사를 가지고 있으며 시간이 지남에 따라 전문성과 제품을 지속적으로 향상시키고 있습니다. 고객은 설계 가이드 라인을 기반으로 효율성 곡선 및 BOM (bill of material) 비용을 평가할 수있는 온라인 시뮬레이션 도구를 제공하므로 평가 시스템 및 평가 보드를 사용할 수있는 경우 다양한 크기의 프로토 타이핑을 신속하게 수행 할 수 있으며, 크기에 민감한 디자인 또한 중요합니다.
Maxim은 긴 배터리 수명이 필요한 배터리 구동 애플리케이션에 이상적인 초저 무부하 전류 (300nA) 및 True Shutdown 기술을 갖춘 DC-DC 부스트 컨버터를 제공합니다. MAX17222 nanoPower 부스트 레귤레이터는 0.5A 피크 인덕터 전류 제한 (그림 4)이 소자는 출력이 입력에서 분리 될 때 순방향 또는 역전 류를 제공하지 않는 진정한 셧다운 기법을 채택하고있다. 출력 전압은 1 % 표준 저항에서 선택할 수있다 .MAX17222는 과도 보호 (ETP)을 사용하여 출력 전류가 부하 전류에 따라 400mV까지 낮아질 수 있도록한다. 부스트 컨버터는 0.88 x 1.4mm2, 6 범프 웨이퍼 레벨 패키지 및 6 핀 uDFN 패키지로 최대 95 %의 최대 효율을 제공하여 방열을 최소화합니다.
그림 4 나노 파워 부스트 컨버터 블록 다이어그램
미래의 설계에서 배터리 수명을 연장 할 수있는 방법을 찾고에 미치는 영향은 대기 전류를 무시할 수 없다. 최종 제품의 전기적 특성이 방향을 제공하기 위해 노력합니다 사전에 이해하는 것이 매우 중요합니다. 구성 요소 사용, 사용되어야한다 Naian 페이 수준을 고려할 진정한 셧다운, 낮은 입력 전압 범위 및 μA 레벨에서의 높은 효율과 결합 된 낮은 무부하 전류는 충전 당 긴 노동 시간을 제공하는 지능형 네트워크 제품을 설계하는 데 도움이됩니다. .