TI新一代电源管理产品扎堆供应 为无线市场强化能量采集功能

日前，德州仪器 (TI) 宣布推出5款最新一代电源管理集成电路：bq25570、bq25505、TPS62740、TPS62737 与 TPS62736。

距离支持 330nA 低静态电流的 bq25504 升压充电器电路发布，已有至少一年多时间，而此次一并发布了5款产品，实属TI在新一代能量收集技术产品的大手笔。这5颗电源管理集成电路能够高效地提取，以微电源为输入能源的电源管理集成芯片方案，里面包括微瓦级及毫瓦级芯片，包括能量获取芯片，并带有输出稳压电源的芯片，还带有超低功耗升压或降压芯片。可高效提取和管理从光源、热源或机械能源采集的微瓦 (uW) 至毫瓦 (mW) 级电源;并支持业界最低工作静态电流，可为无线传感器网络、监控系统、可穿戴式医疗设备、移动附件等难以获得供电的应用实现无电池工作。

提供系统级电源方案

在工业设计中处处需要系统级的电源方案，但最大的挑战是，什么样的电源才能适用于应用场景。在任何情况下，面向应用的最低功耗解决方案最受市场欢迎。

TI这5款产品能为有兴趣的设计人员在这些领域缩短他的开发时间。德州仪器推出一款产品就同时推出了它的应用工具，包括：评估板、应用软件、仿真套件，所以，现在的开发工具的要求是，在很快时间内能投入工作，五分钟之内简单易用就能上手，而不是需要几小时。

此外，TI 还可提供支持任何低电压、低功耗设计需求的升压转换器、降压转换器以及电池充电器。

德州仪器电池管理市场及应用经理文司华表示，“TI的专长是，提供全套技术方案，能够提供电源管理和高精度的模拟IC;其次，TI的产品包含非常低功耗的微控制器，低功耗的无线连接，包括Wi-Fi、Zigbee、Bluetooth以及1个Sub-1 GHz集成的芯片，要想达到用低功耗控制器和保持无线连续，TI希望在能量采集概念范畴下，能从光、振动、热量、RF上去获取能量，为这些控制器进行供电。”

支持毫微级电源采集

在能量分布中，RF能够采集到非常低的能量，0.01—0.1μW/平方厘米。其次，能够采集较低能量的还有震动，稍微高一点到50-250μW;再接下来是热量，这个器件是TEG热电耦合技术，能够利用两端的温差产生电流和电压;在这些能量中，太阳能相对还是比较实用的，是功率稍微大一点的能量源。

文司华表示，“我们的目标是把这些能量源收集起来。这个挑战很大。一般的DC/DC转换器输入电压，比如单节锂电池用在手持设备上，电压是几伏，输入电流得1A以内。很少做到50mA以下。电压做到1.8V以下也比较少，一般都是3V或2.5V以上。这些能量采集，比如1000μW，它提供的电压非常少，可能少于1V，电流也是以mA级或μA级的。”

文司华进一步解释了bq25570、bq25505两款产品的特性。TI 集成降压转换器的最新 bq25570 升压充电器不但静态流耗极低，仅为488 毫微安 (nA)，而且可在输出电流低于 10 微安 (uA) 的情况下实现超过 90% 的效率，从而在供电量极低的情况下也能保持高效率。该器件不仅支持最大功率点跟踪 (MPPT)，可从光伏电池和热电发生器提取和管理电源，而且还支持任何能源存储元件，例如可充电式锂离子电池、薄膜电池、超级电容器或常规电容器等。在长期存储期间，bq25570 供电可通过“运送模式 (ship mode)”特性禁用，使其流耗不足 5 nA。

bq25505 升压充电器与 bq25570 类似，但可实现低至 325nA 的工作静态电流。bq25505 采用独特的自动功率多路复用器栅极驱动器，可通过能量采集电源与原电池实现无缝系统工作，在能量采集器不提供电能时，也能提供恒定电源，从而满足系统工作需要。

芯片自耗电电流是芯片设计的最大挑战

在医疗、仓储、物联网应用大规模普及的情况下，对电源管理提出了新的挑战，这些应用难以获得持续供电，只能从周围环境或传感器获取能量。这就要求芯片的静态电流必须要非常小，这是芯片设计最大的挑战，因为现在在DC/DC转换时，1—10mA自功耗是常见的，在Standby的情况是几十个μA到100 μA，在关机情况下1—2个μA是做得不错的。这是通常的DC/DC的要求，但对能量采集来说是远远不够的。因为其进来的电流一共才2μA，自己的功耗就耗掉1μA，能效是50%，这个挑战需要很多研究去做，包括拓扑结构和芯片设计。

除了电池管理电路外，TI 还针对 300mA 输出电流设计方案推出了最小、最低功耗的降压转换器 TPS62740，其可在主动工作状态下支持 360nA 的静态电流，而待机状态下静态电流则为 70 nA。这款转换器可在低至 10uA 的电流下实现超过 90% 的效率。它可实现 31 平方毫米的总体解决方案尺寸，支持可编程输出电压特性与 DCS-Control™ 功能，从而可为 TI 超低功耗 MSP430FR59xx 微控制器 (MCU) 等微控制器、以及 SimpleLink™ CC2541 无线 MCU 等蓝牙 (Bluetooth®) 低能耗解决方案供电。此外，TPS62740 的集成型负载开关还可为 LED 或传感器等临时使用组件节省电源。

对于更低电流设计而言，TI 针对 200mA 设计方案的最新 TPS62737 转换器以及针对 50mA 设计方案的 TPS62736 可在主动工作期间实现 370nA 的超低静态电流，在睡眠模式下实现 15nA 的静态电流，而在输出电流不足 15uA 的情况下也可实现 90% 的效率。

芯片静态电流这的问题解决之后，能量实际还不能直接给末端的产品供电，比如无线电广播Zigbee、蓝牙、MCU，因为最少也得要几十或上百微安级的功耗，因此，存储元件必须存在。在无电池供电中，存储元件可以规定是电池，也可以用薄膜电池或超级电容之类的。