使用低IQ降壓/升壓轉(zhuǎn)換器延長流量計電池壽命的三個好處

大家好，小科來為大家解答以上問題。使用低IQ降壓/升壓轉(zhuǎn)換器延長流量計電池壽命的三個好處這個很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、與二氧化錳鋰(LiMnO2)等電池化學(xué)品相比，亞硫酰氯鋰(LiSOCI2)電池可以實現(xiàn)更高的能量密度和更好的每瓦成本比，因此被廣泛應(yīng)用于智能流量計中。但是，LiSOCl2電池有一個缺點，那就是它對峰值負載的響應(yīng)較差，這可能會導(dǎo)致電池的可用容量降低。因此，在本文中，我們將探索一種有效的方法來降低電池的峰值負載(數(shù)百毫安)，從而有助于延長電池壽命。

2、在更大程度上增加電池的可用容量非常重要，因為它可以使系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)：

3、在使用相同電池的情況下，增加儀表讀數(shù)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇螖?shù)。

4、用同樣的電池獲得更長的壽命。

5、在使用壽命不變的情況下，減小電池尺寸。

6、通過將相同的設(shè)計應(yīng)用于更多類型的流量計，上述優(yōu)點可以大大降低電池成本、維護成本和開發(fā)成本。

7、觀看TPS61094演示視頻

8、設(shè)計挑戰(zhàn)：延長電池壽命

9、成功的儀器設(shè)計需要較長的運行時間(超過15年)和閥門控制、數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)傳輸功能。延長電池壽命是延長儀器運行時間的有效途徑。但是，如果電池直接與負載連接，不使用任何功率緩沖器，儀器復(fù)雜的負載曲線可能會縮短電池壽命。

10、根據(jù)電流水平的不同，標(biāo)準(zhǔn)儀表的負荷消耗曲線可分為待機模式、中間模式和工作模式。每種模式對電池壽命有不同的影響：

11、待機模式下的功耗為5 A至100 A.主要功耗項目為計量、微控制器和保護電路的靜態(tài)電流(IQ)。雖然其絕對值很小，但通常是影響儀器壽命的主要因素。在待機模式下，任何連接的DC/DC轉(zhuǎn)換器的IQ都應(yīng)處于納安級，功率緩沖器的泄漏值應(yīng)處于低水平，以提高效率。

12、中間模式的電流消耗為2mA至10mA。通常，這種負載來自RX級的模擬前端。在這種模式下，功率緩沖器的效率對于更大程度地減少能量損失非常重要。

13、工作模式下的電流消耗最高。在工作模式下，負載通常來自TX級的驅(qū)動閥和模擬前端，需要20mA到幾百毫安的電流。直接從LiSOCl2電池獲取電流會嚴(yán)重降低電池容量。

14、表1顯示了Saft LS33600電池在不同負載和溫度條件下基于17Ah額定容量的容量降額。當(dāng)工作溫度為20時，200毫安的負載電流將導(dǎo)致容量減少42%。因此，電池絕不能直接用于為負載供電。只有使用低泄漏功率緩沖器，才能將峰值電流限制在10mA以下。

15、容量(Ah)

16、-40攝氏度

17、20

18、20攝氏度

19、10mA

20、41.2%

21、17.6%

22、不降額

23、100毫安

24、82.35%

25、58.8%

26、23.5%

27、200毫安

28、不適用

29、不適用

30、42.0%

31、表1:1:安全電池LS33600電池的容量和電流特性

32、TI TPS61094 60nA IQ降壓/升壓轉(zhuǎn)換器可延長電池壽命，同時在待機模式、中間模式和工作模式下保持出色的效率。TPS61094有三個主要優(yōu)點：

33、在寬負載范圍內(nèi)實現(xiàn)超高效率。在VOUT=3.3V，VIN >的條件下；5V，當(dāng)負載為5a到250毫安時，TPS61094可以達到90%以上的平均效率，實現(xiàn)大多數(shù)流量計情況下的高效供電。

34、限制電池的峰值電流。在Buck_on模式下給超級電容器充電時，或者在輔助模式下使用電池為VOUT端的重負載供電時，TPS61094可以限制峰值輸入電流。圖1示出了TPS61094的配置，圖2示出了當(dāng)在VOUT端有200毫安和2s負載脈沖時的電池峰值電流。第一階段大負荷下，峰值電流限制在7mA。在釋放第二級負載后，該設(shè)備以10mA的恒定電流為超級電容器充電。當(dāng)超級電容器充電后電壓恢復(fù)到0V時，器件會停止充電，但仍處于Buck_on模式。

35、圖1:1的配置：TPS61094

36、圖2:示波器顯示電池在重負載下的峰值電流。

37、在整個溫度范圍內(nèi)，超級電容器提供的能量保持不變。通常，混合層電容器(h

38、超級電容器內(nèi)的可用能量取決于超級電容器的容量、設(shè)定的超級電容器兩端最大電壓和 TPS61094 的欠壓鎖定功能。超級電容器的可用能量越多，在連續(xù)重負載條件下的工作時間越長。

39、圖 3 分別顯示了采用 TPS61094 或僅使用超級電容器的電源緩沖器解決方案。在 TPS61094 解決方案中，超級電容器電壓設(shè)定為 2V。TPS61094 為連續(xù)負載供電時，可從超級電容器吸收功率，直到超級電容器電壓降為 0.6V。因此，可以借助公式 1 計算超級電容器上的可用能量：

40、 (1)

41、其中 ? 是轉(zhuǎn)換器的平均效率。

42、在溫度為 –40°C 的最差情況下，TPS61094 可在輸入電壓為 2V 至 0.6V、電流為 150mA 時實現(xiàn) 92% 的平均效率。公式 2 顯示計算結(jié)果為：

43、(2)

44、

45、圖 3：TPS61094 與 HLC/EDLC 配置

46、在 HLC 或 EDLC 解決方案中，可用能量隨著電池電壓的變化而變化。在溫度為 –40°C 且電流為 10mA 時，LS33600 電壓會降至 3V。利用公式 3 計算可用能量為：

47、 (3)

48、對公式 2 和 3 的結(jié)果進行比較，可發(fā)現(xiàn) TPS61094 解決方案的可用能量是 HLC 和 EDLC 解決方案的兩倍。這意味著有更多的能量被輸送到負載，并且在極端情況下，電池的峰值電流會降低。例如，如果在 3.3V 的電壓下使用 200mA 負載來驅(qū)動閥門，HLC 或 EDLC 解決方案僅能在 2.8s 時間內(nèi)支持負載。具有集成式超級電容器的 TPS61094 降壓/升壓轉(zhuǎn)換器可在長達 7.8s 的時間內(nèi)支持負載（假設(shè)由電源緩沖器為所有負載供電）。

49、結(jié)語

50、流量計具有復(fù)雜的負載消耗曲線，因此需要使用電源緩沖器，以幫助延長 LiSOCl2電池的壽命。TPS61094 可在寬工作范圍內(nèi)實現(xiàn)出色效率，是解決壽命長度難題的理想之選。通過限制電池的峰值電流，這款降壓/升壓轉(zhuǎn)換器可更大程度提升容量以及超級電容器的可用能量，與 HLC 或 EDLC 解決方案相比，可使系統(tǒng)在低溫條件下工作更長時間。

51、其他資源

本文到此結(jié)束，希望對大家有所幫助。