Ультра маломощные схемы изменяют подход к разработке устройств сбора энергии

Новые устройства TI для сбора энергии и понижающие преобразователи напряжения извлекают ничтожно малые порции энергии от световых, тепловых и вибрационных источников

Texas Instruments представила первые пять микросхем нового поколения, предназначенных для эффективного управления извлечением и преобразованием световой, тепловой или механической энергии в микро- и милливаттном диапазонах.  bq25570, bq25505, TPS62740, TPS62737 и TPS62736 работают при наиболее низких в отрасли уровнях тока потребления в активном режиме и обеспечивают безбатарейное питание сетей беспроводных датчиков, систем мониторинга, носимых медицинских устройств, аксессуаров для мобильных устройств и прочих приложений с ограниченным доступом к источникам энергии.

Сбор нано энергии

Новая повышающая микросхема зарядного устройства со встроенным понижающим преобразователем потребляет микроскопический ток 488 нА и достигает 90% КПД при выходных токах менее 10 мкА, сохраняя высокую эффективность даже при ничтожном количестве доступной энергии. Устройство отслеживает точку максимальной мощности (MPPT) для извлечения и преобразования энергии от фотогальванических ячеек и термоэлектрических генераторов и поддерживает любые накопители энергии, включая литий-ионные аккумуляторы, тонкопленочные батареи, ионисторы и обычные конденсаторы. В течение длительных периодов хранения подача питания на bq25570 может быть отключена при помощи функции «ship mode», снижающей потребление до уровня менее 5 нА.

Микросхема повышающего зарядного устройства bq25505 похожа на bq25570, но имеет еще меньший ток потребления в активном состоянии – 325 нА. bq25505 отличается уникальным драйвером затвора с автономным мультиплексированием питания, делающим возможным бесперебойное переключение системы между источниками внешней энергии и резервной батареей, гарантируя поступление постоянной мощности даже тогда, когда система должна работать при неактивном устройстве сбора энергии.

Преобразователи постоянного тока с ультранизким потреблением

В дополнение к микросхемам управления батарейным питанием TI представила понижающий преобразователь TPS62740 – самый малогабаритный и экономичный среди устройств, предназначенных для выходных токов до 300 мА. Прибор потребляет 360 нА в активном режиме и 70 нА в режиме ожидания, а его КПД превышает 90% даже при токе 10 мкА. Законченное устройство на этой микросхеме займет всего 31 мм² площади печатной платы. В преобразователе реализована функция программирования выходного напряжения и функционал DCS-Control, предназначенный для питания ультра маломощных микроконтроллеров TI, например, из семейства MSP430FR59xx, а также маломощных решений Bluetooth, таких, как беспроводные МК SimpleLink CC2541. Для экономии энергии в TPS62740 интегрирован коммутатор нагрузки, отключающий не используемые постоянно компоненты, такие как светодиоды или датчики.

Для более слаботочных устройств TI предлагает новые преобразователи TPS62737 с выходным током 200 мА и TPS62736, рассчитанные на ток до 50 мА. Приборы имеют ультра низкий ток потребления 370 нА в активном режиме и 15 нА в режиме сна, в то время как их КПД достигает 90% при выходных токах менее 15 мкА.

Для разработчиков устройств сбора энергии

Как ведущий производитель микросхем управления питанием и микроконтроллеров, своими инновационными продуктами TI поднимает на новый уровень схемотехнику устройств извлечения энергии окружающей среды, обеспечивая им высочайший КПД и наименьшие потери мощности. В 2011 г. TI представила микросхему повышающего преобразователя напряжения для зарядных устройств bq25504 с током потребления всего 330 нА. TI также предлагает повышающие и понижающие преобразователи и микросхемы зарядных устройств для аккумуляторов, отвечающие всем требованиям, предъявляемым к компонентам для маломощных низковольтных систем.

Доступность и стоимость

Все продукты поставляются в промышленных объемах и доступны через всемирную дистрибьюторскую сеть TI. bq25570 и bq25505 выпускаются в корпусах QFN размером 3.5 × 3.5 мм и стоят $3.20 и $2.40, соответственно, для партий от 1000 штук. TPS62740 поставляется в корпусе SON 2 × 3 мм и стоит $1.10 при заказе от 1000 штук. TPS62737 и TPS62736 доступны в корпусах QFN 3.5 × 3.5 мм при цене $1.00 и $0.80, соответственно, для партий от 1000 штук.