ウェアラブルデバイスのバッテリー寿命を延ばすための鍵-電圧レギュレーター

ウェアラブルデバイスは、エレクトロニクス業界における次の機会の波になっています。図1に示すように、スマートウォッチは今日最も人気のあるウェアラブルデバイスです。ヘルスケア、フィットネス、リハビリテーションを含むヘルスケア市場は、より大きなチャンスをもたらします。ほとんどのウェアラブルデバイスには多くの共通点があります。

ウェアラブルデバイスは次の条件を満たしている必要があります。

・行く準備ができて

・小型、軽量、履きやすい

・充電式または使い捨てバッテリーは十分な時間を提供します

・短期間の作業をサポートします。ほとんどの場合、アイドル状態または休止状態です。

・非常に長い間アイドルモードまたはスリープモードにとどまる能力

これらの要件は、製品技術に対するより高い要件を提唱します。バッテリーのサイズは、より小さく、より長く、より長くする必要があります。たとえば、スマートフォンのバッテリー容量は約2000mAhです。一方、スマートウォッチのバッテリーははるかに小さく、約10分の1であり、それと連動するスマートフォンと同じように機能する充電間隔が必要です。これには、スマートウォッチの電子部品の性能に大きな進歩が必要です。言い換えると、これらのデバイスは非常に小さく、アクティブモードと非アクティブモード（スタンバイモードとシャットダウンモード）の両方で消費電力が最小である必要があります。

1すべてが低電力です

従来の電圧レギュレータの設計は、軽負荷から重負荷、全負荷まで、動作モードでの電力効率に重点を置いています。効率の利点のごく一部が、市場の成功または失敗を決定する可能性があります。効率曲線と技術開発のボトルネックを深く理解することで、焦点は非稼働モードでのエネルギー効率の最適化に移っています。非動作モードは、システムのアイドルモード（オンだがスタンバイモード）またはスリープモード（システムオフ）に対応します。

図1ウェアラブルライフスタイル

ウェアラブルデバイスの人気により、ウェアラブルデバイスはほとんどの時間をスタンバイモードで過ごし、作業時間がほとんどないため、このシフトは避けられません。明らかに、アイドルモードとスリープモードがほとんどの時間を占める場合、この期間中のエネルギー節約は非常に重要です。したがって、待機時間を延長し、貴重なバッテリー電力を節約するため、すべてのナノアンペアの電流が重要です。

たとえば、40mAh、1.55Vのコイン電池は、ウェアラブルデバイスに電力を供給するのに理想的です。ウェアラブルデバイスが4μAを消費する場合、バッテリーは消耗する前に約1年の貯蔵寿命があります。消費電流を1μA削減すれば、ウェアラブル機器の保管期間を約3ヶ月延長できます！ウルトラポータブルデバイスの電圧レギュレータの総消費電流を考慮すると、静止電流は10μA、シャットダウン電流は数μAです。寄生電流の改善が非常に有益であると判断することは難しくありません。

2レギュレータの低シャットダウン電流

ウェアラブルデバイスのバッテリ寿命を保証するために、非動作モードで超低電流を使用する新しい電圧レギュレータ技術を検討する必要があります。そのようなオプションの1つがMAX1722です。これは、ウェアラブル製品用に最適化されたブーストコンバーターで、最先端の省エネ技術を使用して、レギュレーターがオフのときのシステムスリープモードまたは電流ドレインを最小限に抑えます。シャットダウンモードでは、すべてのレギュレータ制御回路がオフになり、寄生リークが避けられないため、バッテリと出力コンデンサの放電が最小限に抑えられます。 BATTピン（図2のILB）には数ナノアンペアのリーク電流があり、OUTピン（ILO）には数十ナノアンペアのリーク電流があります。このピンのリーク電流は、OUTピンの電源チェーンのために高くなっています。

図2ブーストコンバータの静的/シャットダウン電流

3レギュレータの低静止電流

システムがアイドルモードの場合、電圧レギュレータは通常スタンバイ状態であり、コマンドを受信するといつでもアクティブにできます。スタンバイモードでは、電圧レギュレータは非常に軽い負荷を駆動するため、その静止電流は非常に重要であり、レギュレータの効率に大きな影響を与えます。この状態では、MAX1722は最小限のオーバーヘッドで動作します。入力の静止電流（図2のIQB）はわずか数ナノアンペアであり、出力の静止電流（IQO）は数マイクロアンペアであり、これはすべてのベンチマークの制御回路です。図3は、3.3V出力でわずか1.5μAのMAX1722の標準的な静止電流を示しています。曲線は周囲温度で測定されます。このパラメータは、0〜 + 85°Cの温度範囲で3.6μA未満であることが保証されています。したがって、動作モードで150mAの電流、非動作モードで超低電流を備えた、小さな2mmx2mmμDFNパッケージのMAX1722は、ウェアラブルデバイスのソリューションに電力を供給するのに理想的です。

図3MAX1722ブーストコンバータのOUTピンの静止電流

英訳：

出力電圧への静止電流：静的出力電流と出力電圧

静止電流：静止電流

出力電圧：出力電圧

4.まとめ

システムのアイドルモードまたはスリープモードで電圧レギュレータの静的電流とシャットダウン電流を最小化することの重要性について説明しました。例としてMAX1722を取り上げて、これら2つのパラメーターを従来の製品よりも1桁以上低くすると、バッテリーの寿命を大幅に延ばすことができることを示します。マキシムの将来の製品は、レギュレータのサイズをさらに縮小し、非動作モードでその回路をバッテリおよび出力コンデンサからさらに分離し、制限に挑戦します。寄生漏れをさらに減らし、エネルギー貯蔵要素の電流の消費を避け、システムの動作時間を延長します。

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