解密低静态电流（low Iq）：怎么运用WEBENCH为超低功耗使用规划近100%的占空比

许多电池供电的运用需求降压转换器才能在100%占空比条件下作业，其间V_IN挨近V_OUT，以便在电池电压到达最低值时延伸电池续航时刻。

例如，假定有两节锂-二氧化锰（Li-MnO₂）电池为智能电表供电。Li-MnO₂电池是一次性非充电电池，由于运用寿数较长（长达20年），再加上比锂亚硫酰氯电池更具本钱效益，其在智能电表或水表中的运用日益广泛。

图1所示为两个串联（2s1p）的Li-MnO₂电池的体系配置，然后逐渐降压为微控制器供电。

图1：智能电表电源架构

超低静态电流（I_Q）DC/DC转换器可帮助您规划电池寿数长达20年的运用。智能电表运用的负载曲线并非接连负载，而是可变负载曲线。为了延伸电池寿数，体系仅会偶然耗费高电流（发送无线信号或发动阀门），然后再回到极低负载状况。此类负载曲线能够在微安培范围内完成低均匀电流耗费。在这种轻负载下的高效率需求超低静态电流I_Q，尤其是在关断时刻内。关断时刻内的电流耗费或许远低于均匀电流耗费。

德州仪器的 TPS62840 超低功耗降压转换器的作业I_Q仅为60 nA，能够调理3.3-V电源轨。TPS62840在100%形式下具有极低的静态电流I_Q – 150 nA，进一步延伸了电池续航时刻。

为了更好地帮您规划和模仿超低电源电路，WEBENCH Power Designer 这款在线东西可依据您的标准创立定制电源规划。

在咱们的示例中，每节电池的均匀电压约为3.0 V。新电池的初始电压约为3.2 V，彻底放电后电压可降至2 V以下。假定每节电池放电降至1.8 V且新电池的电压为3.2 V时，请将这些参数输入WEBENCH Power Designer（图2）。

图2：在WEBENCH Power Designer中输入的规划规范

在WEBENCH^®PowerDesigner查找东西中运用3.6 V最小输入电压可发生51种或许的器材，但TPS62840并非其间一种。  这是为什么？

WEBENCH专心于两个初始参数，以帮您找到合适您体系的最佳器材：

1.    V_INMIN > V_OUT是WEBENCH Power Designer在降压转换器拓扑结构的用户输入中寻觅的首检参数。假如V_INMIN > V_OUT，那么WEBENCH Power Designer会挑选降压转换器作为解决方案列表的一部分。假如V_INMIN ≤ V_OUT，WEBENCH Power Designer会主张运用降压 – 升压转换器调理您的V_OUT，而非运用100％占空比形式下作业的降压转换器。这是由于WEBENCH期望为您供给一个解决方案，即便V_INMIN ≤ V_OUT，您的V_OUT也会遭到调理。

2.    经过首检后，复检将验证核算的占空比是否大于降压转换器数据表中规则的最大占空比。关于可在100%占空比形式下作业的降压转换器，99.9%用作阈值。核算占空比时包含损耗。这添加了WEBENCH Power Designer中核算的占空比，远远高于抱负的V_OUT/V_IN。

挑选很多器材后，WEBENCH Power Designer会为每个器材履行具体规划。

依据运用的输入参数，能够观察到以下三种不同成果：

·         TPS62840 WEBENCH Power Designer类型的V_IN为3.2 V 到6.4 V、I_{OUT_MAX} = 0.75 A 和 V_OUT = 3.3 V（图3）。

图3：输入电压过低时的毛病音讯

由于最小V_IN低于V_OUT，规划更新失利。此规划未经过WEBENCH的首检。

·         TPS62840 WEBENCH Power Designer类型的V_IN为3.6 V 到6.4 V、I_{OUT_MAX} = 0.75 A 和 V_OUT = 3.3 V（图4）。

图4：占空比过高时的毛病音讯

该规划不会更新，由于核算时的占空比包含高侧MOSFET RDSON和电感器DCR等损耗。此处，占空比值大于99.9%。此规划未经过WEBENCH的复检。

·         在V_IN为3.7 V 到6.4 V、I_{OUT_MAX} = 0.75 A 和 V_OUT = 3.3 V的TPS62840 WEBENCH Power Designer上挑选规划界面（图5）。

图 5：WEBENCH Power Designer中显现的TPS62840

最终一个示例显现了TPS62840，由于此规划经过了两次查看。

如安在挨近100%占空比时更有效地运用WEBENCH Power Designer：

·        输入电压和输出电压之间添加一个足够的delta，以削减占空比。

·        下降输出电流，以削减损耗并削减占空比。

这两种解决方案都能使WEBENCH Power Designer运用TPS62840进行规划。在实践运用中，在100%下形式作业是正常的而且通常是可接受的，以便使电池彻底放电。在100%形式下，降压转换器的输出电压跟着电池电压的下降而下降。但这依然合适大多数负载的体系标准。

其他资源

·    阅览咱们的技术文章，了解一切电源轨是否需求低静态电流Iq。

·    考虑智能电表的TI规划。