為什么電壓轉換器有助于提升電池效率和延長使用壽命

采用電池供電的電路必須具備高能效，這樣電池才能長時間持續供電。為此，應當選擇節能型元器件并將其整合到系統中。電路中的構建模塊越少，整個系統的能效就越高。圖1所示的電水表就是一種電池供電設備。該系統采用 MAX32662 微控制器，僅有一個電源電壓。輸入電壓介于1.71 V和3.63 V之間。

采用電池供電的電路必須具備高能效，這樣電池才能長時間持續供電。為此，應當選擇節能型元器件并將其整合到系統中。電路中的構建模塊越少，整個系統的能效就越高。圖1所示的電水表就是一種電池供電設備。該系統采用 MAX32662 微控制器，僅有一個電源電壓。輸入電壓介于1.71 V和3.63 V之間。

圖1. 電池供電水表中集成固定電壓穩壓器的微控制器

微控制器可以直接由電池供電，電池根據溫度和充電狀態提供2 V至3.6 V的電壓。電路中只需要很少的額外元件，因此可實現非常高的整體系統效率。然而，微控制器的電流消耗在很大程度上與實際電源電壓無關。微控制器的工作電壓是2 V還是3.6 V，對此IC都沒有影響。

對于類似這樣的情況，可以使用新型nanopower開關穩壓器。此類開關穩壓器可以將電池電壓高效轉換為較低值，例如2 V。nanopower開關穩壓器在輸出端為微控制器提供所需的電流，但電池側電壓越高，需要的電流越小。圖2顯示了添加高效nanopower開關穩壓器 MAX38650 后的水表電路。

圖2. 添加nanopower穩壓器

添加此IC后，可顯著延長電池壽命。電池壽命可輕松延長20%或更多。由于影響參數眾多，例如溫度、峰值電流、傳感器周期性關閉等，確切的節能效果因情況而異。這里起決定性作用的是添加的DC-DC轉換器的靜態電流。如果開關穩壓器的能耗太大，預期的節能收益就會消失。

圖3顯示了一個采用MAX38650 nanopower穩壓器的電路。顧名思義，該IC的靜態電流為納安級。運行期間，開關穩壓器僅消耗390 nA的靜態電流。當DC-DC轉換器可以關斷時，它只需要5 nA的關斷電流。這種nanopower電壓轉換器非常適合在類似圖1所示的系統中實現節能。

圖3. nanopower穩壓器電路

如圖3所示，電路僅需要少量無源外部元件。僅使用RSEL引腳上的一個電阻來設置輸出電壓，并未使用電阻分壓器。電阻分壓器會消耗相當多的電流，根據電壓和電阻的不同，此電流可能大大超過MAX38650的靜態電流。因此，該IC使用可變電阻，僅在電路接通時短暫檢查此電阻。該IC通過以下方式檢測設定點輸出電壓值：在接通期間的短時間內，使200 μA的電流流過該可變電阻。然后測量所產生的電壓，并將其存儲在IC內部。這意味著，在通過常規分壓器運行期間不會有能量損失。

通過添加電壓轉換器，可以提高系統效率并延長電池續航時間。