隨著全球范圍內電池使用量的急速上升，從智能手表到智能門鈴，再到汽車和工廠中的傳感器都離不開電池，電池對系統能達到的低功耗的要求也越來越高。延長電池壽命就是延長產品的使用壽命和降低整個系統的成本。在電源設計的過程中，電源工程師常常面臨降低EMI，增加功率密度，低噪聲和高精度，隔離，低功耗（低IQ）五大挑戰，其中降低功耗被一些工程師認為是設計難點。本文就來重點討論一下設計工程師如何克服低IQ難題？

 有些產品大部分時間處于待機狀態，但即使是在待機模式下，寶貴的電池壽命也會有損耗；而有些產品在出廠之前，在倉庫保存的時間較長，也就是貨架期比較長，這也讓電池有特別多的損耗。TI的低靜態電流IQ技術，可以在不影響系統性能的情況下，延長電池壽命和貨架期。

 但是實際電路設計更復雜，需要考慮所有電路的功耗和漏電流等更多因素，光有低靜態電流IQ技術還不夠。TI升壓和升降壓產品線產品市場經理鄒鵬指出，電源工程師想要在待機模式下實現高電池效率，還需要設計一套完整的電源解決方案，嚴格管理功率輸出，同時保持超低電流。TI超低IQ技術和產品組合能幫助設計工程師實現低功耗，并更大限度延長電池運行時間。

從三個方面克服超低功耗問題

 對于很多MCU或傳感器處于常開狀態的系統來說，我們需要設計一個超低功耗、常開型的電源。TI從三個方面著手幫助工程師改善電池損耗大的問題。

 第一，持續改善工藝。借助強大的超低漏電工藝技術和持續開發的新型的控制拓撲架構電路，延長電池的運行時間。

 第二，快速響應時間。對于電源尤其是DC-DC電源，快速響應時間是衡量電路好壞的一個很重要的指標。一個電路反應速度越快，相應的電路損耗就會越大，這時就需要用更多的電路去彌補損耗。利用TI快速喚醒比較器和零IQ反饋控制，可在不影響低功耗性能的情況下，實現快速動態響應。

 第三，更小的外形尺寸。電路要實現的功耗越低，相應的，彌補損耗的輔助電路就會越多，這將間接導致芯片的尺寸變大。利用TI電阻器和電容器的面積縮減技術，可以將各電路集成到空間受限的應用中，同時不影響整個靜態功耗。

 鄒鵬表示，數十年來，TI一直投資于可縮短設計時間和提高成本效益創新，從而在電源中實現超低的靜態功耗。

用三個產品實現設計的高效落地

 日前，TI推出三款超低功耗的器件，第一個是TPS61094雙向降壓/升壓轉換器，第二個是LMR43620和LMR43620-Q1汽車級降壓轉換器，第三個是LM74720-Q1理想二極管系列產品。

 首先來看第一個TPS61094。超級電容充放電一體化雙向降壓/升壓轉換器TPS61094的推出，表明TI在下一代電池供電類工業應用以及醫療應用中實現低IQ的決心。新型雙向降壓/升壓轉換器TPS61094內部集成降壓型超級電容充電器和升壓型DC-DC轉換器，可達到60nA的業內超低靜態電流，是同類競品升壓轉換器IQ的三分之一。

 它有三個關鍵優勢：一是高集成度，它內部集成了超級電容的充電和放電管理電路，可設置成純充電電路或放電電路，能減少最多50%的元件并簡化設計；二是長壽命，可將電池壽命延長高達20%，在必須由一次性電池供電的應用中，借助60nA的低IQ，可實現10年或以上的壽命；三是高功率密度，與同類競爭的升壓轉換器相比，升壓運行中2A的電感峰值電流可將輸出電流翻倍。除了自身優勢之外，TPS61094搭配超級電容的方案與傳統的混合層電容器(HLC)方案相比，該方案可將電池壽命延長多達20%。超級電容的強大的放電能力有助于支持比較大的峰值負載，這對于智能儀表、煙霧探測器和可視門鈴等電池供電類工業應用以及需要長待機的醫療應用非常重要。

 第二個產品是LMR43620和LMR43620-Q1，LMR43620系列是業界非常先進的寬輸入電壓降壓轉換器，可滿足常開型汽車類應用的低待機功耗要求。LMR43620-Q1主要優勢有三點：一是低EMI，利用展頻技術、可配置的強制 PWM 模式和頻率外同步功能，可實現非常低EMI，EMI在汽車設計中是非常重要的問題；二是高效率，LMR43620系列適用于負載很寬的范圍，從1mA到2A，都能實現難得的85%以上的高效率（大部分DC-DC轉換器可能在1A或2A時效率很高，比如到達85%或者90%，但在1mA時效率就降到了50%，甚至40%、30%）；三是高集成，最大程度減小解決方案尺寸和元件數量，采用2mm×2mm的低電磁干擾的wettable flanks HotRod? 封裝，同時具有內部補償功能。LMR43620系列產品目前可提供預量產器件。

 汽車級理想二極管系列產品LM74720-Q1是鄒鵬介紹的第三個產品。隨著智能汽車的普及,系統功能變得越來越復雜，耗電模塊越來越多，而典型的車載僅靠一個12V電池供電，所以降低功耗就變得尤為重要。LM74720-Q1系列低IQ汽車級理想二極管系列，非常適用于有超低功耗要求的常開型的系統設計，具有開通時間短和快速關斷性能，可實現反向電池保護。并且提供更小的尺寸解決方案。

 目前LM74720系列可以提供三個型號的子系列產品。第一個是LM74720-Q1，它是業界先進的滿足35μA最大值IQ指標的產品，可幫助設計人員滿足汽車應用更高效、有限功耗預算的要求。第二個LM74722-Q1，這個產品是率先面市的200KHz有源整流，可實現快速開/關，確保提供超高級別的系統保護。第三個產品是LM74721-Q1，它具有集成VDS鉗位的3V到65V寬輸入電源電壓，可為12V和24V汽車類電池供電的電源控制單元，提供更小尺寸的解決方案。

 “從網站、工具、培訓到在線支持，在TI你能找到設計周期每個階段的可用資源”，鄒鵬表示，“TI希望提供全面的設計工具和培訓文檔幫助設計工程師進一步降低系統電源IQ，提高電池壽命，從而降低環境成本，為實現碳達峰、碳中和貢獻企業力量。”