通過(guò)低壓監(jiān)控延長(zhǎng)電池壽命

在當(dāng)今時(shí)代，低功耗是每個(gè)系統(tǒng)都在朝著的方向發(fā)展，這使得工程師將其應(yīng)用的功耗降至最低是一項(xiàng)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。低功耗是我們都可以同意的，特別是當(dāng)它導(dǎo)致更低的電費(fèi)和更長(zhǎng)的手機(jī)電池時(shí)。

一、動(dòng)態(tài)功耗

功耗是由充放電電容引起的動(dòng)態(tài)功耗，其推導(dǎo)過(guò)程很簡(jiǎn)單，但是這個(gè)最終的結(jié)果卻十分重要。

switching power 和負(fù)載電容、電壓、0到1變化事件的發(fā)生次數(shù)、時(shí)鐘頻率有關(guān);

switching power和數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)，也就是傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不會(huì)影響翻轉(zhuǎn)功耗，但是數(shù)據(jù)的翻轉(zhuǎn)率會(huì)影響翻轉(zhuǎn)功耗。

由這個(gè)公式我們很容易得到如果想減少功耗，那么方法就是：

1. 降低電壓;

2. 降低翻轉(zhuǎn)率;

3. 減少負(fù)載電容;

②短路功耗(Internal Power)

短路功耗又可以稱為內(nèi)部功耗，主要原因是直接通路電流引起的功耗，即短路造成的。短路功耗是因?yàn)樵谳斎胄盘?hào)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)時(shí)，信號(hào)的翻轉(zhuǎn)不可能瞬時(shí)完成，因此PMOS和NMOS不可能總是一個(gè)截止另外一個(gè)導(dǎo)通，總有那么一段時(shí)間是使PMOS和NMOS同時(shí)導(dǎo)通，那么從電源VDD到地VSS之間就有了通路，就形成了短路電流。

二、靜態(tài)功耗

靜態(tài)功耗是由于漏電流引起的，在CMOS門(mén)中，漏電流主要來(lái)自4個(gè)源頭：

1. 亞閾值漏電流(Sub-threshold

Leakage, ISUB): 亞閾值泄漏電流是晶體管應(yīng)當(dāng)截止時(shí)流過(guò)的電流。

2. 柵極漏電流(Gate Leakage,Igate): 由于柵極氧化物隧穿和熱載流子注入，從柵極直接通過(guò)氧化物流到襯底的電流。

3. 柵極感應(yīng)漏電流(Gate Induced Drain Leakage, IGIDL): 結(jié)泄漏電流發(fā)生在源或漏擴(kuò)散區(qū)處在與襯底不同電位的情況下。結(jié)泄漏電流與其他泄漏電流相比時(shí)通常都很小。

4. 反向偏置結(jié)泄漏(Reverse Bias Junction Leakage ,IREV):由少數(shù)載流子漂移和在耗盡區(qū)產(chǎn)生電子/空穴對(duì)引起。

在我們努力幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員降低功耗的過(guò)程中，我們家族中的最新騎士是TPS3847，它是 380nA Iq、18V - 業(yè)界最低的電源電壓監(jiān)視器。

TPS3847系列由寬工作電壓、超低電流設(shè)備組成，用于監(jiān)控電源引腳的電壓。每當(dāng)VCC電源電壓下降到低于出廠調(diào)整的復(fù)位閾值電壓時(shí)，該設(shè)備就會(huì)發(fā)出有效的低電平復(fù)位信號(hào)。VCC電壓升高到閾值電壓以上后，復(fù)位輸出保持?jǐn)嘌誀顟B(tài)20毫秒(最大值)。

380毫安的超低電流消耗加上18伏的能力，使TPS3847成為低功耗和便攜式應(yīng)用的理想選擇。TPS3847具有精度高、出廠微調(diào)閾值電壓和極低功耗操作的特點(diǎn)。TPS3847采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的5引腳SOT封裝。

電壓監(jiān)視器本質(zhì)上是一種“永遠(yuǎn)在線”的設(shè)備。即使在待機(jī)模式下也始終監(jiān)控電源電壓，這使得下一代產(chǎn)品必須具有低 Iq 電壓監(jiān)控器。例如，當(dāng)線路電源設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間處于待機(jī)模式時(shí)，例如臺(tái)式機(jī)或家用電器，監(jiān)控器仍然處于開(kāi)啟狀態(tài)并工作。在電動(dòng)工具或便攜式醫(yī)療設(shè)備等電池供電應(yīng)用中，用戶希望在兩次充電之間實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的電池壽命。采用低 Iq 電壓監(jiān)視器可以有效提高系統(tǒng)效率并提高能源之星評(píng)級(jí)。

TPS3847是一款電壓監(jiān)控器，非常適合監(jiān)控 12V 應(yīng)用，同時(shí)僅消耗 380nA 的電流。TPS3847 提供推挽邏輯，無(wú)需在輸出端使用電阻器，并且仍然適用于最常見(jiàn)的邏輯電平。該產(chǎn)品還在其溫度范圍內(nèi)提供 +/-2.5% 的精度，并采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SOT23 封裝。查看該設(shè)備是否滿足您的 12V 需求，將功耗降低多達(dá) 100 倍。