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DC/DC靜態功耗僅有60nA TI以超低功耗滿足物聯網需求

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物聯網近年來成為全球趨勢,其涵蓋的範圍極廣,多數設備往往是全年無休的24小時運作,此一特色對設備的電源設計帶來嚴峻考驗。德州儀器(TI)指出,一般而言功耗越低的裝置,能使物聯網系統擁有更長的運作時間。在一些物聯網應用中(例如智慧水錶),採用不可充電的電池作為電源,這些電池的運作時間需要長達5至10年,這使得整個系統必須擁有非常高的電源轉換效率,不然終端客戶會需要時常更換電池,增加維護成本來保持系統的穩定運作。

對於物聯網系統供電的DC/DC電源轉換晶片的功耗設計來說,在輕負載(10uA~1mA)或系統待機時必須有非常高的電源轉換效率。DC/DC轉換器的靜態功耗參數可以反映高效轉換的性能。對於一般的應用,DC/DC轉換器的靜態功耗在10uA左右;然而對於物聯網應用,靜態功耗就必須小於500nA。TI新推出的DC/DC轉換器TPS62840靜態功耗只有60nA,可以滿足最嚴苛的物聯網功耗需求。

德州儀器(TI)業務經理姚韻若。

越低的靜態功耗可以使物聯網系統運作更長的時間,降低物聯網的維護成本。目前市面上絕大多數電源裝置的靜態功耗仍然不夠理想。另外一個電源裝置可以提升的地方則是解決方案的體積大小,小型化、微型化可使物聯網系統更易於嵌入已有系統,像是現有的農產品品質追蹤系統就是其中一個例子,在這類系統中,體積過大與效能不足的電源設計都不合適。

在體積縮小方面,TI除了推出多款電源模組提供客戶多樣的選擇,也提供採用如WCSP封裝這樣更小封裝技術的電源產品。針對物聯網應用,TI提供了全系列的電源產品,從線性LDO到DC/DC轉換器(升壓、降壓、升降壓),至電池管理晶片,除了全面的電源解決方案以外,在TI官網上亦提供物聯網相關的參考設計。

對於物聯網產品的電源IC,TI特別介紹了旗下兩款超低功耗的產品,包括TPS62840與TIDA-010053。TPS62840是TI新一代的超低功耗DC/DC轉換器,其靜態功耗參數僅有60nA,相較於前代裝置的340nA靜態功耗參數,60nA的靜態功耗將超輕載(1uA)轉換效率提高了30%。TIDA-010053則是針對智慧流量計應用中不同種類電池輸入的電源參考設計方案。該方案包括了一個升壓DC/DC轉換器,一個降壓DC/DC轉換器,一個升降壓DC/DC轉換器。系統設計師可以根據不同電池電壓的範圍,選擇適合的DC/DC轉換器,方便系統設計的前期開發。結合TI另一參考設計TIDA-01546,系統設計師可以擁有一套完整的智慧流量計電源解決方案。這兩款產品都可大幅減少物聯網系統的功耗問題。

TI絕大部分的電源產品皆採用自家的生產線進行設計生產,有利於電源IC設計師更容易瞭解半導體裝置的特性,設計出超低功耗DC/DC轉換器。其次,透過最佳化電源IC內部各個模組的靜態功耗,工程師可設計出適合產品屬性的IC架構,達到超低功耗的目標,當物聯網系統採用此類超低功耗DC/DC轉換器,就可解決功耗問題,讓系統得以長時間穩定運作。

TPS62840與TIDA-010053兩款產品皆已問世,除了TI官網的設計參考之外,TI的FAE團隊也會協助客戶,發揮低功耗DC/DC轉換器的性能優勢,藉此提升產品競爭力,在物聯網市場搶得先機。

有鑑於電源設計的良窳往往主宰高科技商品普及應用的命運,即將於8/13舉辦的電源技術論壇,邀請到TI業務經理姚韻若發表「New ultra-low power DC/DC converter extend the battery life of IoT systems」,交大電機系特聘教授兼系主任陳科宏主講「5G-IoT世代電源管理晶片設計趨勢」,以及ROHM、Maxim、Silicon Labs連袂發表高轉換、低功耗的物聯裝置電源設計方案,是產品開發者的年度盛會,活動完全免費,歡迎把握最後報名機會。