La clave para extender la vida útil de la batería de los dispositivos portátiles: reguladores de voltaje

Los dispositivos portátiles se han convertido en la próxima ola de oportunidades en la industria electrónica. Como se muestra en la Figura 1, los relojes inteligentes son los dispositivos portátiles más populares de la actualidad. El mercado de la salud, que incluye la atención médica, el fitness y la rehabilitación, presenta mayores oportunidades. La mayoría de los dispositivos portátiles tienen mucho en común.

El dispositivo portátil debe:

· Listo para ir

· Tamaño pequeño, peso ligero, fácil de usar

· La batería recargable o desechable proporciona suficiente tiempo

· Apoyar el trabajo a corto plazo, la mayor parte del tiempo está inactivo o inactivo

· Posibilidad de permanecer en modo inactivo o en reposo durante mucho tiempo

Estos requisitos plantean requisitos más altos para la tecnología de productos. El tamaño de la batería debe ser cada vez más pequeño y más largo. Por ejemplo, la capacidad de la batería de un teléfono inteligente es de aproximadamente 2000 mAh; mientras que la batería de un reloj inteligente es mucho más pequeña y unas 10 veces más baja, y requiere un intervalo de carga que funciona igual que un teléfono inteligente que funciona con él. Esto requiere un gran avance en el rendimiento de los componentes electrónicos de los relojes inteligentes. En otras palabras, estos dispositivos deben ser muy pequeños y tener el menor consumo de energía en los modos activo e inactivo (modo de espera y apagado).

1 todo es de baja potencia

Los diseños tradicionales de reguladores de voltaje se centran en la eficiencia energética en el modo de funcionamiento, desde carga ligera hasta carga pesada y carga completa. Un pequeño porcentaje de ventajas de eficiencia puede determinar el éxito o el fracaso del mercado. Con el profundo conocimiento de la curva de eficiencia y el cuello de botella del desarrollo de la tecnología, el enfoque se está desplazando hacia la optimización de la eficiencia energética en el modo no operativo. El modo de no funcionamiento corresponde al modo inactivo del sistema (encendido pero en modo de espera) o al modo de suspensión (sistema apagado).

Figura 1 estilo de vida portátil

Con la popularidad de los dispositivos portátiles, este cambio es inevitable porque los dispositivos portátiles pasan la mayor parte del tiempo en modo de espera con poco tiempo para funcionar. Obviamente, si los modos inactivo y de suspensión ocupan la mayor parte del tiempo, el ahorro de energía durante este período es muy importante. Por lo tanto, cada nanoamperio de corriente es importante porque prolonga el tiempo de espera y ahorra una valiosa energía de la batería.

Por ejemplo, una batería de tipo botón de 40 mAh y 1,55 V es ideal para alimentar dispositivos portátiles. Si el dispositivo portátil consume 4μA, la batería tendrá una vida útil de aproximadamente 1 año antes de que se agote. Si el consumo de corriente se reduce en 1μA, ¡el tiempo de almacenamiento del dispositivo portátil se puede extender en aproximadamente 3 meses! Teniendo en cuenta el consumo de corriente total del regulador de voltaje en el dispositivo ultraportátil, la corriente de reposo es de 10 μA y la corriente de apagado es de unos pocos μA. No es difícil juzgar que cualquier mejora en la corriente parasitaria es muy beneficiosa.

2 reguladores de baja corriente de apagado

Para garantizar la duración de la batería de los dispositivos portátiles, debemos considerar la nueva tecnología de regulador de voltaje con corriente ultrabaja en modo no operativo. Una de esas opciones es el MAX1722, un convertidor elevador optimizado para productos portátiles que utiliza técnicas de ahorro de energía de última generación para minimizar el modo de suspensión del sistema o el consumo de corriente cuando el regulador está apagado. En el modo de apagado, todos los circuitos de control del regulador se apagan, con solo una fuga parásita inevitable, lo que minimiza la descarga de la batería y los condensadores de salida. El pin BATT (ILB en la Figura 2) tiene algunos nanoamperios de corriente de fuga y el pin OUT (ILO) tiene decenas de nanoamperios de corriente de fuga. La corriente de fuga en este pin es alta debido a la cadena de suministro de energía en el pin OUT.

Figura 2 Corriente estática / de apagado del convertidor elevador

3 reguladores de baja corriente de reposo

Cuando el sistema está en modo inactivo, el regulador de voltaje normalmente está en espera y puede activarse en cualquier momento cuando se recibe un comando. En el modo de espera, el regulador de voltaje maneja una carga muy liviana, por lo que su corriente de reposo es muy importante y tiene un impacto significativo en la eficiencia del regulador. En este estado, el MAX1722 funciona con una sobrecarga mínima. La corriente de reposo en la entrada (IQB en la Figura 2) es solo de unos pocos nanoamperios, y la corriente de reposo en la salida (IQO) es de unos pocos microamperios, que es el circuito de control para todos los Benchmark. La Figura 3 muestra la corriente de reposo típica del MAX1722 con solo 1,5 μA a una salida de 3,3 V. La curva se mide a temperatura ambiente. Se garantiza que este parámetro es inferior a 3,6 μA en el rango de temperatura de 0 a +85 ° C. Por lo tanto, con la corriente de 150 mA en el modo operativo y la corriente ultrabaja en el modo no operativo, el MAX1722 en un pequeño paquete μDFN de 2 mm x 2 mm es ideal para alimentar soluciones en dispositivos portátiles.

Figura 3 corriente de reposo del pin de SALIDA del convertidor elevador MAX1722

Traducción en inglés:

Voltaje de salida: corriente de salida estática y voltaje de salida

Corriente de reposo: corriente de reposo

Voltaje de salida: voltaje de salida

4. Resumen

Discutimos la importancia de minimizar las corrientes estáticas y de apagado de los reguladores de voltaje en el sistema inactivo o en modo de suspensión. Tomemos el MAX1722 como ejemplo para mostrar que cuando estos dos parámetros se reducen a uno o más órdenes de magnitud por debajo de los productos convencionales, la vida útil de la batería se puede extender enormemente. Las ofertas futuras de Maxim reducirán aún más el tamaño del regulador y aislarán aún más sus circuitos de la batería y los capacitores de salida en modo no operativo, desafiando los límites. Reduzca aún más las fugas parásitas, evite el consumo de corriente del elemento de almacenamiento de energía y extienda el tiempo de funcionamiento del sistema.

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