通过计算库伦量确定电池充电状态

低功率传感器、存储器、微控制器内核、I/O 和逻辑电路供电。过去，这些电压轨一直由降压型开关稳压器或低压差稳压器 (LDO) 提供。然而，这类 IC 没有充分利用电池的全部工作范围，因此缩短了设备电池的可能运行时间。因此，使用降压-升压型转换器 (可以将电压提高或降低) 时，就允许利用电池的全部工作范围。这提高了运行裕度，延长了电池运行时间，因为更多的电池可用电量得到了利用，尤其是靠近电池放电曲线的较低端时。

具备库伦计数器的降压-升压型转换器

显然，满足主电池系统应用需求并能够解决上述问题的 DC/DC 转换器解决方案应该具备以下特性：

1. 降压-升压型 DC/DC 架构，具备很宽的输入电压范围，通过各种电池供电电源、在与电源相关的电压范围内调节 Vout
2. 在运行模式和停机模式均具备超低静态电流以延长电池运行时间
3. 能够以高效率给系统轨供电
4. 能够准确地计算库伦量以确定电池充电状态，且不会显著影响 IC 静态电流 (电池消耗)
5. 电流限制以衰减浪涌电流，从而保护电池
6. 尺寸小、重量轻和扁平的解决方案
7. 先进的封装以提高热性能和空间利用率

幸运的是，凌力尔特最近推出的产品 LTC3335 就具备了上述所有特性，这是一款集成了库伦计数器的毫微功率降压-升压型转换器。该器件为主电池应用而设计，这类应用需要真正的低静态电流，还需要知道有关剩余电池电量的信息。或者说，需要知道库伦计数器检测到的潜在电池组件或负载泄漏达到什么程度，才可以确认系统出现故障。参见以下图 3。

图 3：集成了库伦计数器的降压-升压型转换器LTC3335

LTC3335 是一款高效率同步降压-升压型转换器，内置了精确的库伦计数器，可提供高达 50mA 的连续输出电流。该器件具备仅为 680nA 的静态电流和从低至 5mA 到高达 250mA 的可编程峰值输入电流，非常适合多种低功率电池应用，例如可穿戴设备和 IoT (物联网) 设备中的那类电池应用。其 1.8V 至 5.5V 输入范围和 8 个 1.8V 至 5V 的用户可选输出提供了一个稳定的输出电源，输入电压可以高于、低于或等于输出。此外，该器件集成了精确的 (电池放电测量准确度为 ±5%) 库伦计数器，在长寿命不可再充电电池供电应用中，可准确监视累计电池放电量，这类电池供电应用很多都有极度平坦的电池放电曲线。典型应用包括无线传感器、远程监视器和凌力尔特 Dust Networks^® SmartMesh^® 系统。LTC3335 包括 4 个内部低 R_DSON MOSFET，可提供高达 90% 的效率。其他特点包括可编程放电报警门限、用于库伦计数和器件设定的 I²C 接口、一个电源良好输出、以及 8 个从 5mA 至 250mA 的可选峰值输入电流，以适合多种类型和尺寸的电池。LTC3335 的工作结温范围为 -40°C 至 +125°C，采用耐热增强型 20 引线 3mm x 4mm QFN 封装。图 4 显示了一个典型的应用电路。

图 4：简化的 LTC3335 应用原理图

结论

可再充电"辅助"电池可以在大量应用中见到，不过对不可再充电主电池应用出现了复苏的需求，例如军用、远程监视或无线传感器系统。主电池有很多优势，但是也有几种特性使其难以用于很多设计中：平坦的放电曲线、在有浪涌电流时不能很好地运行、以及较适合用于轻负载情况。

库伦计数是一种预测剩余电池电量的可靠方法。降压-升压型架构是有利的，因为这种结构在输入等于、高于或低于输出时都能调节 Vout，这在电池供电时可尽量延长运行时间。有效地给小电流远程监视应用供电可以证明是非常具有挑战性，不过凌力尔特公司提供了一系列尖端产品，这些产品功率很低，性能很高。一个功耗达到毫微量级的器件是 LTC3335 降压-升压型稳压器，该器件集成了库伦计数器和电流限制，为各种不可再充电电池供电的轻负载应用延长电池运行时间提供了极富吸引力的解决方案。