終端使用者是否滿意其行動式裝置的設計,在很大程度上取決於電池的效能。電池的關鍵指標當然是電池的使用壽命,表面上看這只是一個簡單的數值,但它卻涉及到許多因素,其中包括:系統負載(滿負荷電流的供電時間,待機模式下的供電時間)、電源效率、系統電源管理、電池型別和充電方式等。這些特性之間的相互影響也會影響終端使用者的感受,一般情況下,當用戶開始注意到電池時,事情就變得比較棘手了!好的產品設計既不需要頻繁更換電池(如電視遙控器),也不需要頻繁地給電池充電(電動牙刷),它應使電池從使用者的眼前“消失”掉,避免使用者像關注裝置的功能一樣關注電池。
工具/原料
MAX1675
步驟/方法
鹼性電池是不可充電電池,但他們具有極低的自放電率和成本,不需要充電器或交流電源插座。對於功耗較低的應用,鹼性電池將是一個很好的選擇,但須合理使用,靜態電流或休眠電流都必需很低。設計中一個常見的誤區是:只關注工作效率,而忽略了“關閉”或“休眠”狀態下的電流損耗,即使消耗電池數十微安的電流也會導致電池的頻繁更換。
鎳氫電池成本比鋰離子電池低,當產品的使用條件對電池而言不安全時,這種選擇
將變得很敏感。對於缺少複雜的充電設計的低成本產品,由於鎳氫電池適於完全充滿和完全放電的應用,用於將電能完全耗盡的產品比較適合,如:電動工具。另外一種適合鎳氫電池的應用是直接替代鹼性電池,這得益於鎳氫電池具有與鹼性電池相同的電壓,電池能量耗盡時即從裝置上移出電池,然後由外部充電器給電池充電。這種應用在數碼相機中比較普遍,但需要使用者的頻繁干預。
電量計量對於在每次使用中不會完全耗盡電量的產品很有用,尤其是數碼相機、手
機、PDA 等產品。數碼相機不是經常使用的產品,因此,使用者很容易忘記給電池充電,而在使用時電量又很重要,如果沒有一個好的電量計,數碼相機就存在隨時沒電的危險,為使用者造成許多遺憾。
鹼性電池適合電源電流較低的應用,使用時必需確保極低的靜態電流或睡眠電流。
一個常見的電源系統設計錯誤是隻關注產品工作時的效率,卻忽略了“關閉”或“睡眠”時的電流。即使浪費幾十微安的電流也會造成較大的電量損失,使間歇使用的產品也要頻繁更換電池。值得一提的是,這一設計錯誤現在比幾年前更普遍,因為設計中用“軟開關”代替了機械開關,而機械開關能完全斷開電池。進入軟關斷模式時,系統仍保持有效狀態,只是進入了低電流模式(希望是)。這時的系統損耗將明顯降低,因為CMOS 邏輯電路處於靜態(無時鐘),電流損耗基本為零。但是,實際設計中還須注意上拉電阻等元件還在繼續吸收電池電流,不工作的系統單元並沒有斷電,還會消耗一定的電池能量。通常,沒有理由讓這樣一個系統的關斷電流超出幾個微安。即使是由1節或兩節AA 電池供電的系統,其中需要一個升壓型DC-DC 變換器提供邏輯電路的電源電壓,如果使用MAX1722升壓轉換器,也只消耗不到2μA 的電流,比AA 電池的自放電電流還低。
決定一個系統是否必需使用MOSFET 來切換電源,最好對二極體導通壓降、MOSFET 導通壓降和電池電壓進行比較,把壓降與電池電壓的比值看作效率損失。例如,把一個正向壓降為350mV 的肖特基二極體用來切換Li+電池(標稱值3.6V),損失則為9.7%如果用來切換兩節AA 電池(標稱值2.7V),損失為13%。在低成本設計中,這些損失可能還可以接受。但是,當使用了高效率的DC-DC 時,就要權衡DC-DC 的成本和把二極體升級為MOSFET 帶來的效率改善的成本。