高度集成的电源IC应用

德州仪器（TI）提供了广泛的超低功耗，为能量收集应用的小型化设备，包括电源管理IC，无线连接和微控制器。它的一个最新推出的 bq25570，描述为一个高度集成的能量收集纳米电源管理解决方案。它符合所有的标准，利用能量采集空间受限，功率受限的应用。包含在一个小巧二十导致 3.5个3.5mm QFN封装，该器件具有488 nA（典型值）和《5 nA的船舶模式的超低功耗静态电流。评估模块，bq25570EVM，也可用。详细的产品和应用信息的装置datasheet¹提供的评估板用户 Guide.²是高度集成的，它最大限度地减少需要额外的设备，但外部电容器和电阻器。它同时实现了高效率的脉冲频率调制（PFM）升压充电器和纳米供电的降压转换器，使其成为理想的无线传感器网络严格的功率和运营需求。见下图2：

　　图2：TI的bq25570能量收集电源管理IC，具有升压充电器和纳米功率降压转换器的功能图。它可以用于与各种高阻抗能量采集源，包括光生伏打（太阳能），热发电机（TEGs）和，通过加入一个AC / DC整流器，压电发生器。冷，设备的DC / DC升压转换器/充电器最少需要330毫伏。这是假设输入源提供至少5μW典型，并在升压转换器输出的负载小于1微安的泄漏电流（包括存储元件的漏电流）。然而，一旦操作和升压转换器的输出达到1.8V，该设备要求100毫伏，它可以从能量采集源中提取。降压（降压）转换器需要的输入功率升压转换器的输出，步骤下来，并提供在输出引脚调节电压。它采用PFM控制方式来调节电压接近设定由用户编程电阻分压器。电流通过电感由内部电流检测电路来控制。启动从船模时间约为100毫秒，同时启动从待机模式比较快，但是取决于输出电容的大小。该bq25570可用于许多类型的存储设备，包括电容器，超级电容器，锂离子电池等化学电池。收割机，预计将提供至少足够的电力来存储元件完全充电而在系统处于低功率或睡眠模式。电池或电容器必须具有足够的容量，以提供整个系统的负载，而能量收集器不工作。与100μF等效电容存储元件需要过滤PFM开关充电器的脉冲电流。 TI的用户指南解释一个电池和超级电容器之间的主要区别在于，该电池具有低于一定电压很少或没有容量，而超级电容器意愿。系统设计人员警告说，两者都可以有，将出现在升压转换器的输出直流负载显著的漏电流。最大功率点追踪（MPPT）被实现以提取和管理的最大功率可以从光伏电池（70至80％）和 TEGs（50％）。对于电池供电设备的有效管理必不可少的其他功能还包括电池过压和欠压保护，自动热关机可充电锂离子电池。精确监控电池状态是另一个重要的功能，与以触发负载电流的降低应该系统在输入欠压条件的危险的能力。

　　替代品和互补

　　具有类似的功能，但更低的静态电流为325 nA的，TI提供了bq25504与bq25505。这些器件具有一个独立的电源多路转换器的栅极驱动，一旦开始，可实现从能源采集源和原电池系统的运行，保证恒功率是在需要时可用，即使没有能量可以从收割机。非常低的静态电流是很重要的，当系统包含无法完全关闭，从而延长电池寿命的设备。如果尺寸和重量是一个问题，那么TI建议一个更小，功耗更低线性电池充电器专为单节锂离子纽扣电池，该bq25100。尺寸仅为0.9×1.6毫米WCSP封装，设备支持的输入电压高达30V，并允许精确控制快速充电电流从最低为10 mA至250 mA的电流。互补器件中，TPS82740A和TPS8274B降压转换器模块支持200个mA的输出电流用95％的转换效率并消耗只是360 nA的操作的静态电流，70 nA的待机模式。的6.7平方毫米的包并入切换调节器，电感器和I / O电容器。通过将所有必要的无源器件，该器件据称是不是替代分立解决方案小75％。该TPS82740A是针对非常低的电压应用，而TPS8274B具有的整合低功耗微控制器，如TI的MSP430系列系统的电源管理"DCS控制"功能。

　　结论

　　选择合适的电源管理IC，用于便携式应用程序利用能量采集需要仔细考虑系统的电力需求，能源生产潜力和能量存储容量。在功率范围的下端，用于无线传感器节点，例如，或其中TEGs产生非常少量的能量，装置的选择是有限的。其中，小尺寸和轻重量是最重要的，一个更高度集成的器件，如本文中所强调，可提供最佳的解决方案。