生活中使用干電池的電器設備有很多，此外還有許多小型物聯(lián)網(wǎng)設備、安全設備和工業(yè)機器傳感器也都使用一次電池工作，并需要長(cháng)期運作。

因此，在為傳感器、MCU、無(wú)線(xiàn)通信功能提供超低功耗、高效率的電源的同時(shí)，電池控制、監控也變得重要。

本文將舉例說(shuō)明適合電池長(cháng)期工作的常見(jiàn)電源配置，以及具有附加功能的解決方案，以降低運輸和非使用期間的功耗。

電路框圖(a)

電路框圖(b)

備注：關(guān)于鋰一次電池

3.0V是二氧化錳型 / 3.6V是亞硫酰氯型

解決方案概要

電路框圖(a)是可將MCU直接連接到電池的情況。簡(jiǎn)單的IoT/安保/可穿戴/醫療的小型設備多為這種結構。

近年來(lái)，在1.8V～3.8V的大范圍內工作的MCU越來(lái)越多。這種情況下，無(wú)需使用電源IC，即可直接連接到電池使用。

關(guān)于升壓IC

對此，RF和傳感器需要3.3V的固定電壓，即使工作電壓較寬，為了滿(mǎn)足規格要求，也需要超過(guò)一定的電壓，即需要升壓IC。

RF和傳感器不會(huì )一直工作，有時(shí)RF也會(huì )每天通信一次，而且是幾秒鐘。

此外，即使看起來(lái)像一直在工作，其實(shí)有很多情況是通過(guò)細致地ON/OFF控制降低電流消耗，延長(cháng)電池壽命。

為實(shí)現上述工作，在需要時(shí)，MCU將對RF和傳感器的工作進(jìn)行ON/OFF控制。

此外停止時(shí)，不僅會(huì )停止RF和傳感器的功能，還會(huì )使升壓IC及穩壓器停止工作，以確保延長(cháng)電池壽命。

PWM固定型適用于抑制工作時(shí)的紋波，使其噪聲頻率恒定。

如果輕載的工作狀態(tài)存在，則使用PWM/PFM轉換（自動(dòng)切換工作模式）型。此外，線(xiàn)圈一體型適用于抑制EMI，并使其小型化。

升壓 DC/DC

XCL102: PWM, 線(xiàn)圈一體型

XCL103: PWM/PFM, 線(xiàn)圈一體型

XC9141: PWM, 外置線(xiàn)圈

XC9142: PWM/PFM, 外置線(xiàn)圈

關(guān)于LDO

為了使RF和傳感器的電源噪聲更低，有時(shí)會(huì )在升壓IC的后級使用穩壓器。

具有高紋波抑制比/低噪聲并且良好的負載瞬態(tài)響應特性的高速LDO最適合于消耗電流的陡峭變化的RF部位。此外，傳感器用途中100kHz以上的噪聲重要的情況下，也有高頻噪聲低的低消耗型比高速型更適合的情況。

穩壓器

XC6233: 高速
XC6215: 低消耗

關(guān)于RESET IC

監視電池電壓，電壓下降時(shí)，向MCU發(fā)送信號。使用超低消耗型，抑制對電池的負擔。

MCU的電源電壓與被監測的電壓相同，所以可使用CMOS輸出型。CMOS輸出型無(wú)需上拉電阻，不會(huì )有流過(guò)上拉電阻的消耗電流，也減少元件數量，

N溝開(kāi)漏產(chǎn)品在電池電壓下降時(shí)輸出“L”時(shí)，使用的上拉電阻會(huì )有電流流過(guò)，消耗電流會(huì )增加，會(huì )影響電池壽命。

MCU中也有UVLO和A/D轉換器等能監控電壓的產(chǎn)品，作為低消耗電壓監控和功能安全，MCU外部需要監控功能時(shí)，電壓檢測器很有用。

電壓檢測器

XC6136 C型 : Iq~100nA（C型 : CMOS輸出）

關(guān)于提高電池壽命的解決方案 / Push Button Load SW

電路框圖(b)是一種通過(guò)添加Push Button負載開(kāi)關(guān)，增加功能并顯著(zhù)提高電池壽命的解決方案。

為了共享MCU控制和按鈕控制，開(kāi)關(guān)引腳右側的SBD和MCU的VDD的上拉電阻是需要的。

Push Button 負載開(kāi)關(guān)

XC6194: 1A SW內置
XC6193: 支持外置Pch驅動(dòng)大電流

本解決方案具有以下很大的優(yōu)點(diǎn)。

1、防止從產(chǎn)品出貨到開(kāi)始使用的電池放電

被稱(chēng)為“Storage模式”、“Ship模式”。 適用于不能拆卸電池的設備。此時(shí)的消耗電流幾乎為0。

通過(guò)按下按鈕，即可開(kāi)始使用。當然，可與此IC共用MCU控制用的按鈕。

2、可用作主電源ON-OFF開(kāi)關(guān)

可用按鈕代替機械開(kāi)關(guān)進(jìn)行ON-OFF。例如，適用于防水設備。

MCU可向SHDN引腳發(fā)送信號，并關(guān)閉Push Button負載開(kāi)關(guān)。此外，我們還準備了可通過(guò)長(cháng)按按鈕關(guān)閉Push Button負載開(kāi)關(guān)的類(lèi)型。

3、解除死機

設備死機等異常時(shí)，可有效利用長(cháng)按按鈕的OFF功能。選擇長(cháng)達5秒或10秒的類(lèi)型減少誤操作而關(guān)閉的可能性，適用于死機對策。關(guān)閉后，再次按下按鈕即可使之正常啟動(dòng)。

并且Push Button負載開(kāi)關(guān)作為對電池有益的功能，具有以下特點(diǎn)。

浪涌電流保護功能可降低啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流。
啟動(dòng)完成后有PG引腳輸出可起動(dòng)使下一級電源IC和MCU工作。

1.2V UVLO功能讓Push botton負載開(kāi)關(guān)進(jìn)入Shutdown狀態(tài)，有防止電池漏液的效果。

VOUT大幅下降時(shí)，通過(guò)輸出短路保護功能進(jìn)行Shutdown保護

如上所述，即使是以直接連接到電池工作的MCU為核心的簡(jiǎn)單的器件，稍微花點(diǎn)功夫也可進(jìn)一步提高電池壽命，滿(mǎn)足更緊湊和更高靈敏度的要求。

關(guān)于特瑞仕半導體株式會(huì )社

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