Chytrá zařízení dávají smysl teprve s nízkým IQ

Uvažujme systém napájený z knoflíkového článku s napětím 1,55 V, kapacitou 40 mAh a výdrží po dobu jednoho roku. Budeme-li dále předpokládat odběr okolo 4 μA, dokážeme prostým snížením proudu o jeden mikroampér prodloužit životaschopnost zařízení o celé tři měsíce. To již není zanedbatelná doba, stejně jako odběr, který se však nebere na lehkou váhu ani na výrazně nižších úrovních. A že je stále co zlepšovat!

Spát, nebo jen zůstat v klidu?

Odběr zdroje nacházejícího se v režimu standby definuje proud IQ odkazující na pasivní stav. Takto definovaný klidový proud může proto výrazně ovlivnit účinnost systému při jeho minimální zátěži. Nemělo by však docházet k záměně s odběry v režimech shutdown.

S klidovým proudem bude sice náš systém v nečinnosti, ovšem stále připraven k akci – ostatně tak to mají uživatelé i rádi. Odběr v módu shutdown však již souvisí se spícím zařízením. Jinými slovy klidový odběr zdroje vytváří v pohotovostním režimu systému hlavní část spotřeby, zatímco ke stanovení výdrže vypnutého zařízení, jehož baterie bude stále připojena k regulátoru, poslouží spíše informace o některé z podob ISD (shutdown) [1].

Je dobré mít nízké IQ

Vliv klidového odběru zdroje se nesmí podcenit. A nebudeme jen vybírat pokud možno na samé spodní hranici nanoampérového rozsahu. Zajímat by nás mělo též chování struktury v módu shutdown, nejnižší přípustná vstupní napětí nebo taková účinnost vykazovaná při odběrech v řádu mikroampér. S jedním vhodným řešením letos přišla i společnost Maxim Integrated [2].

Klidová spotřeba IQ na úrovni 300 nA, účinnost dosahující až 95 procent nebo velikost zastavěné plochy na desce klesající až na polovinu. I tak by se daly popsat zvyšující (boost, step-up) DC/DC měniče nanoPower MAX17222 [3] navržené zejména pro bateriově napájenou nositelnou elektroniku. Na svém vstupu pracují s rozsahem od 400 mV až do 5,5 V, výstup se pak smí pohybovat mezi 1,8 až 5 V a minimální spouštěcí napětí zde dosahuje 0,88 V. Stojí za tím rovněž funkce ETP (Enable Transient Protection) aktivačního vstupu obvodu chránící v závislosti na zatěžovacím proudu před náhodilým vypnutím způsobeným přechodovými ději na spodní hranici vstupního rozsahu.

nanoPower nejsou jen zdroje

Obvod je součástí širší rodiny měničů MAX1722x a v tomto případě jej odlišíme třeba proudovým omezením 500 mA. S technologií True Shutdown™ rozpojující výstup od vstupu navíc uvažujeme již zanedbatelný odběr 0,5 nA. Baterie tak prakticky není zatěžována a ještě se přitom vyhneme potřebě řešit možné přerušení trasy vnějším spínačem. Struktura bude kompenzována interně a vyžaduje proto pouze jediný konfigurační 1% rezistor definující výstupní napětí spolu s malým filtrem.

Pouzdra typu WLP se šesti vývody o rozměrech jen 0,88 × 1,4 mm nebo μDFN posilující na 2 × 2 mm pracují s teplotním rozsahem od –40 °C až do +85 °C a při odběru 1 000 kusů vychází přibližně na jeden dolar. S dalšími obvody skupiny nanoPower se blíže seznámíte v [4].