可穿戴设备的续航能力一直被大家所关注，不过受制于自身的体积，可穿戴设备必须使用小尺寸、容量低的电池作为电源，因此，电池的管理显得非常重要。近日，德州仪器 (TI) 推出一款达到了业内最低静态电流 (Iq) 的高集成电池管理解决方案bq25120，这款带有降压转换器的解决方案在工作电压为1.8V时的静态电流只有700nA，可在减少功耗的同时最大程度延长电池使用寿命。
“可穿戴设备和物联网应用对电池的共同要求主要体现在高效率、超低功耗和更小的解决方案尺寸这几个方面，bq25120完全满足这些要求。”TI模拟产品业务拓展经理姚志成说。
TI模拟产品业务拓展经理-姚志成
bq25120，业内最小的电池管理解决方案
据姚志成介绍，bq25120在单个器件内特有一个支持PowerPath技术的线性充电器、可配置低压降稳压器 (LDO)、负载开关、降压转换器、按钮控制和电池电压监视器。只要电池电压范围在3.6V至4.65V之间，快速充电电流在5mA至300mA之间，均可应用bq25120，这让可穿戴和工业物联网 (IoT) 应用可处于常开状态而又不会耗光电池电量。另外，bq25120的I2C编程接口使设计人员能够设置电池充电器电压、电流、终止阀值、输入电流限值、负载开关控制、灵活定时器和复位选项等参数。
除了高集成度，bq25120也是业内最小的电池管理解决方案。“客户关心的不仅仅是单个器件小，更关心的是整个解决方案够不够小。bq25120除了把一些功能集成在里面之外，最重要的是整个解决方案的尺寸减少了一半以上。”姚志成称，此解决方案采用2.5mm x 2.5mm晶圆芯片封装 (WCSP) 可实现较小的占板面积，设计人员可以在大约24mm2的面积上进行小而紧凑型设计。
bq25120的静态电流在业界也处于非常领先的地位，仅700nA。“我们前面一代产品大概是微安级，发展到目前，又把它降到了一个新的台阶。” 姚志成说，通过使用电源路径技术以及一个低静态电流降压转换器，bq25120可在1.8V的工作电压下保持常开状态。这让包括TI主机微处理器、Bluetooth射频、SimpleLink Bluetooth Smart CC2640无线MCU在内的主微处理器在充电期间可不从“已耗光”的电池中取电，从而可持续运行。由于此解决方案特有50nA的待机模式静态电流，设计人员可以最大限度的延长电池使用寿命。
此外，低至500μA的精确充电终止电流，这个特性最大限度地增加了充电周期完成前传送到电池中的电能，从而使电池能够在更加稳健耐用的满充电状态下对外供电。“充电终止电流的值越小，就代表能给电池提供的能量更多。而TI的这个产品，除了能够设置到500μA这么一个精确的终止电流以外，还可以通过I2C接口来设定。” 姚志成说。
为了集成更多的终端应用特性，bq25120可以与其它器件一同使用。超低静态电流降压转换器，TPS62743可用于额外的降压输出。也可将升压转换器用于显示集成。TPS61046提供12V升压，而支持负载连接的TPS61240为心率监视器或小尺寸显示器提供5V升压。
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成本不升反降 为未来的创新产品铺路
姚志成介绍，bq25120整体解决方案，除了一颗bq25120芯片，外围还包括5颗电容和一颗电感。“这是目前业界最小的电池管理方案，2.5mm x 2.5mm尺寸相当于只有普通人小拇指盖的十分之一大小。除了尺寸小，整体解决方案的价值比包含这些功能的单个元器件产品加起来的价值要高，而且可以减少30%-40%的成本。”
“这个解决方案服务的对象就是那些想把产品尺寸做到极致的厂商，未来可能很多公司会有一些新的创意，推一些体积更小的可穿戴产品，包括入耳式的蓝牙耳机，这肯定需要一些更加紧凑、更具优势的低功耗产品。因为对于消费者来说，产品不仅要外观漂亮，而且待机时间也要足够长。”姚志成透露，目前TI正与华东地区的一家企业合作，该企业正在做新一代手环，体型非常纤细，这就要求整个PCB或解决方案的尺寸非常小，TI的此款解决方案也正是为了应对未来客户对产品尺寸的极致追求。
对于可穿戴设备而言，如何延长续航时间、小尺寸一直是业界努力的方向，超低静态电流和小封装电源管理单芯片无疑是趋势。目前，bq25120已达到700nA的最低静态电流，另外，集成了DC/DC开关、LDO、按钮控制和电池电压监视器等功能。姚志成称，未来可能会把电感也集成在里面，至于如何把尺寸做得更小，这就要看工艺的变革。
《国际电子商情》原创文章
