智能家庭与超低功耗

由于互联网的繁荣以及半导体行业的爆发，智能家局正在不断走近普通大众的生活。那到底什么是智能家居呢？一种比较直观的定义是：在家里的任何东西都可以连入互联网并被远程控制，这就是智能家居。大家可以想象一下：当我们回到家的时候，可以直接用手机开门，因为门中安装了感应装置，通过和手机进行通信配对即可开门，而不再像以往那样需要口袋里装个钥匙，还可能不小心戳到自己；如果家里不小心起火了，装在天花板上的火灾探测器自动报警，并及时通知业减少损失；家中的遥控器可以控制所有的电器设备，不论冰箱洗衣机还是空调，因为所有设备都用了相同的通信协议，而不再像以往需要各自配对；国家电网，自来水公司，以及煤气表公司的员工也不再需要每个月上门抄表，因为煤气表，电表，或者水表，都将自带流量监测以及GPRS信号发射功能，每天可以自动上传数据。正如图一所示，这些都是智能家居带给大众的便利和神奇的体验。

所有的智能设备都需要对应的电源来保证正常工作，其中一部分直接来自家庭的入户电线，但是还有很多需要使用电池供电。上文提到的设备都需要使用电池来供电：智能电表/水表/煤气表，烟感报警器，以及智能门锁系统。这些设备必须保证即便家中断电也能正常工作，同时要求待机时间长达一年甚至十年，以防止意外发生。正是因为这些严苛的要求，智能设备制造商需要精心选取电池并设计整个供电系统。其中干电池（0.9～1.5V），锂锰纽扣电池（2～2.7V）或者锂亚（3～3.6V）电池都是较好的选择，因为这些电池自放电率都很低，可以保证长期使用。整个供电系统需要一款具备极低的待机功耗并且保持高效率的升压变换器来满足MCU，蓝牙收发器，以及微型电机的电源需求。

图二 TPS61099x 典型应用框图

TPS61099x系列是一款超低静态功耗升压变换器，其静态电流可以低至1uA. 在Vin=1.5V, Vout=5V, Iout=10uA条件下，整个升压系统效率高于70%。同时TPS61099x系列支持通过使能脚EN对芯片进行关断操作以节省更多功耗。TPS61099x系列包含输出电压可调版本和多个固定电压输出版本，其中可调压版本支持1.8V到5.5V输出，满足了大部分的MCU 和蓝牙SOC的供电范围。最小的峰值限流值为0.8A,可以满足从干电池输出3.3V 200mA的电源要求。对于固定电压版本，其中电源设计极其简单，可以取消输出电阻分压网络。TPS61099的效率曲线如图三（可调电压版本）至图五（固定电压版本）所示。在10uA 负载条件下，TPS610997(5V)的效率比可调电压版本最少高15个百分点。

图三. Efficiency vs Iout of TPS61099,VOUT=5V, L=2.2uH(74404024022, Wurth Electronics )

图四. Efficiency vs Iout of TPS61099,VOUT=3.3V, L=2.2uH(74404024022, Wurth Electronics )

图五. Efficiency vs Iout of TPS610997, L=2.2uH(74404024022, Wurth Electronics )

审核编辑：郭婷