1.電池供電設(shè)備

近年來，移動設(shè)備、可穿戴式設(shè)備、IoT設(shè)備等電池驅(qū)動的電子設(shè)備已經(jīng)無所不在。為了提高產(chǎn)品的設(shè)計靈活度并滿足確保配置新功能所用空間的小型化要求，就要求這些產(chǎn)品上搭載的元器件的功耗要降低到極限，以實現(xiàn)小型化并延長電池使用壽命。

而要延長電池驅(qū)動的續(xù)航時間，存在著削減設(shè)備功耗和電池能量是否能夠完全用盡的課題。設(shè)備的各種構(gòu)成元器件均在采用各種方法努力削減功耗，對于直接轉(zhuǎn)換電池能量并供給其他元器件的電源來說，努力進(jìn)一步降低其功耗是非常重要的。

而要降低電源的功耗，就需要在任何負(fù)載條件和工作模式下都能抑制自身功耗并提高效率。電池輸入時，輸入電壓從比設(shè)定的輸出電壓高的初始電壓變?yōu)楸仍O(shè)定的輸出電壓低的電壓。因此，使用升降壓型轉(zhuǎn)換器是非常有助于最大限度地使用電池能量的，可以在輸入（電池）電壓比設(shè)定的輸出電壓高的狀態(tài)下，進(jìn)行高效率的降壓工作，當(dāng)輸入低于設(shè)定的輸出電壓時，切換為高效率的升壓工作，使輸出電壓保持在一定電壓。換句話說，無論輕負(fù)載還是重負(fù)載都高效率、無論降壓還是升壓都可高效率工作的升降壓轉(zhuǎn)換器可以說是能夠使電池壽命最大化的電源。

由電池供電的便攜式產(chǎn)品制造商也面臨著日益增大的壓力，他們要將更多功能塞進(jìn)外形尺寸已經(jīng)受限的產(chǎn)品中，同時還要獲得更長的電池工作時間。例如，大多數(shù)便攜式媒體播放器(pMp)都有視頻和Mp3播放功能。因此，內(nèi)部電子電路需要多種具有不同功率級的低壓輸出軌。很明顯，導(dǎo)致這一結(jié)果的主要原因是，大多數(shù)大規(guī)模數(shù)字集成電路的工作電壓是1.2V或更低，而同時存儲器和I/O電壓需求可能在2.2～3.3V之間。這樣，直接對鋰離子電池使用多個單pOLDC/DC轉(zhuǎn)換器越來越不實用了，因此系統(tǒng)設(shè)計師正在采用更加集成化的方法。

與傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓器相比，同步降壓型轉(zhuǎn)換器在電池工作時間上有極大改進(jìn)，因為它提高了轉(zhuǎn)換效率。這類轉(zhuǎn)換器一般具有95%的轉(zhuǎn)換效率，而且?guī)缀鯚o須任何散熱措施。然而，這種高效率是以占用更多電路板空間為代價的，因為每個通道都要增加一個電感器，因此保持最小總體解決方案占板面積極其重要。通過將多個通道整合到一個同步降壓型解決方案中，這些通道就可以全部用一個輸入電容器工作，從而可保持解決方案占板面積最小。

2.ACDC轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓

尋找效率節(jié)省的一個明顯地方是 AC/DC 電源，但負(fù)載點 (POL) DC/DC 轉(zhuǎn)換器也可以幫助設(shè)計人員滿足能源之星的要求。德州儀器 (TI) 的許多 POL 轉(zhuǎn)換器都提供節(jié)能的 Eco-mode? 脈沖跳躍技術(shù)，因此我必須親眼看看傳統(tǒng)的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器與采用 Eco-mode 控制方案的轉(zhuǎn)換器相比如何。我查看了TPS563210，這是一款 4.5V 至 17V 輸入、3A 同步降壓轉(zhuǎn)換器，TPS562210A 是采用 8 引腳 SOT-23 封裝的簡單易用型 2A/3A 同步降壓轉(zhuǎn)換器。兩款器件均經(jīng)過優(yōu)化，最大限度地減少了運行所需的外部組件并且可以實現(xiàn)低待機(jī)電流。這些開關(guān)模式電源(SMPS)器件采用 D-CAP2 ?模式控制，從而提供快速瞬態(tài)響應(yīng)，并且在無需外部補償組件的情況下支持諸如高分子聚合物等低等效串聯(lián)電阻(ESR)輸出電容器以及超低 ESR 陶瓷電容器。該器件可在高級 Eco-mode ?下運行，從而能在輕載運行期間保持高效率。 TPS562210A  采用 8 引腳 1.6mm × 2.9mm SOT (DDF)封裝，額定環(huán)境溫度范圍為–40°C 至 85°C 。

記錄了以瓦特為單位的功耗量與顯示百分比的傳統(tǒng)效率圖（表 1）。

表 1：以瓦特為單位的功耗

節(jié)能效果顯著。如果系統(tǒng)包括四個 POL 轉(zhuǎn)換器，則在 10mA 負(fù)載下的功耗粗略估計為 28mW（采用 Eco 模式控制方案）和 248mW（不采用 Eco 模式控制方案）。這意味著每年可節(jié)省約 2kWh！有了所有這些機(jī)頂盒，節(jié)省的費用很快就會增加。