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在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中，有一個(gè)高效的電源管理系統(tǒng)來(lái)從電池中獲取盡可能多的能量是至關(guān)重要的。其中一個(gè)重要的部分是設(shè)計(jì)一個(gè)高效的DC/DC變換器，提高從電池到終端的電壓。在這個(gè)例子中，我們使用1.5V的堿性電池來(lái)獲得3.3V的輸出。為了獲得高效率的設(shè)計(jì)，需要大量的知識(shí)和測(cè)量。一家小型物聯(lián)網(wǎng)公司通常有限地使用昂貴的測(cè)量設(shè)備，因此本文描述了兩種廉價(jià)和快速的設(shè)計(jì)幫助。幫助計(jì)算目標(biāo)系統(tǒng)在整個(gè)電池壽命期間的效率值，幫助設(shè)計(jì)者選擇最有效的DC/DC變換器和電感。通過(guò)使用兩個(gè)Otii，幫助充分描述一個(gè)或幾個(gè)具有不同電感的DC/DC的工作范圍。最后，設(shè)計(jì)人員可以選擇最佳組合來(lái)獲得最佳的電池性能。測(cè)量裝置例1：Otii-Arc-001來(lái)自QOITECH AB(本文其余部分稱為Otii)，用作電池，將電壓從1.5V降至0.9V，通過(guò)將DC/DC(Otii擴(kuò)展端口ADC測(cè)量電流和電壓)的輸出能量與DC/DC(Otii主電流和電壓)的輸入能量分開(kāi)來(lái)測(cè)量效率。負(fù)載是DUT(正在測(cè)試的設(shè)備，即目標(biāo)系統(tǒng))。必須指出，正如后面將討論的那樣，測(cè)量應(yīng)該足夠長(zhǎng)，以確保計(jì)算出正確的平均值。

圖1：案例1的測(cè)量設(shè)置

 對(duì)圖1所示的設(shè)置，DUT每30秒測(cè)量一次溫度、濕度和光線，平均使用10個(gè)這樣的周期?？傂手凳峭ㄟ^(guò)加權(quán)電池在給定電壓水平上保持的時(shí)間來(lái)計(jì)算的，見(jiàn)圖2，其中估計(jì)電池9%的時(shí)間為1.5 V，8%的時(shí)間為1.4 V，等等。這是不完全正確的，但對(duì)這種情況是一個(gè)充分的估計(jì)。

圖2：AAA電池放電剖面圖。

案例2：Otii作為電池，將電壓從1.5V降到0.9 V。這個(gè)源Otii是做測(cè)量的。其他Otii作為一個(gè)可編程恒流負(fù)載，從1 mA，3 mA，5 mA，10 mA，30 mA，50 mA，最后90 mA(DC/DC上限為100 mA)開(kāi)始。

圖3：案例2的度量設(shè)置。

源Otii通過(guò)將輸出能量(Otii擴(kuò)展端口、ADC測(cè)量電流和電壓)除以輸入能量(Otii主電流和電壓)來(lái)衡量效率。通常，輸出電壓乘以輸出電流除以輸入電壓乘以輸入電流，但是由于Otii計(jì)算和顯示能量，所以使用這個(gè)方法要簡(jiǎn)單得多。Otii工具還允許使用感測(cè)和感覺(jué)輸入測(cè)量輸入和輸出電壓的可能性。這將不會(huì)在這里討論，因?yàn)橄喈?dāng)?shù)偷碾娏骱?/span>Otii是與短，低電阻電纜連接。Otiis，或與之相連接的Otiis，以及所有的測(cè)量(主電流、主電壓、擴(kuò)展端口ADC電流、擴(kuò)展端口ADC電壓、Ssnse等等)。顯示在同一窗口中，因此很容易顯示生成的數(shù)據(jù)。結(jié)果這些病例使用了三種不同的德州儀器DC/DC。TPS61097A-33DBVT
TLV61220DBVR TPS61221DCKT，對(duì)DUT進(jìn)行了10個(gè)周期的測(cè)量，即每個(gè)電池電壓10x30s=5 min。圖4顯示了TPS91097A-33DVBT
DC/DC的屏幕截圖。

圖4：案例1 Otii測(cè)量，TPS91097A-33DVBT。

 Otii工具通過(guò)將輸出能量除以輸入能量來(lái)計(jì)算效率。然后根據(jù)案例1的度量設(shè)置中的描述對(duì)效率值進(jìn)行加權(quán)。圖5顯示了對(duì)所有三個(gè)DC/DC的概述。

圖5：不同DC/DC的效率計(jì)算。

這種計(jì)算也可以在帶有lua腳本（https://www.lua.org）的Otii中自動(dòng)完成，但圖5顯示了它在Excel中，以使它更加可見(jiàn)。 三種DC/DC對(duì)小4.7μH芯片電感的性能幾乎相同。為了繼續(xù)進(jìn)行DC/DC的研究，使用了不同的電感來(lái)觀察效率是否有所提高。選擇了三種不同的Bourns電感和一種村田電感。 4.7μH（村田） 4.7μH（Bourns） 12μH（Bourns） 22μH（Bourns） 對(duì)于這個(gè)應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，22μH電感太大了，但是看到它的性能是很有趣的。 與以前相同的設(shè)置與選擇作為DC/DC和電感作為變量的TPS61097A-33DBVT一起使用（圖6）。

圖6：不同電感的效率計(jì)算。

 結(jié)果表明，采用較高效率的DC/DC溶液，可獲得更大、更低的電阻電感。然而，巨大的22H感應(yīng)器并不是一條路。為了更多地了解DC/DC的行為，使用案例2來(lái)獲得DC/DC在一定輸入電壓和負(fù)載范圍內(nèi)的更深入的特性。首先，圖7查看了大22 H電感的測(cè)量結(jié)果。圖8顯示了對(duì)其他電感的相同分析。

圖7：例2，帶有大22 H電感的TPS61097A-33DVBT的Otii測(cè)量

 下沉開(kāi)始于1 mA，然后是3 mA，5 mA，10 mA，30 mA，50 mA，最后是90 mA。這是重復(fù)所有電池電壓。如圖7所示，DC/DC不能在較低的輸入電壓下處理90 mA。DC/DC不能調(diào)節(jié)這些低電壓，并開(kāi)始振蕩。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在Matlab導(dǎo)入的.csv文件中，便于分析和繪圖。效率與圖8中的輸出電流有關(guān)。

圖8：MATLAB圖顯示不同電感的DC/DC效率

這是查看DC/DC在不同負(fù)載條件下的行為的一種非常好的方法。在這里可以找到完整的Otii腳本、Otii項(xiàng)目文件、.csv文件和Matlab代碼。結(jié)論Otii是一種非常有用的分析DC/DC效率的工具，無(wú)論是在預(yù)期的系統(tǒng)中還是在完整的特征描述上。在本分析中使用的簡(jiǎn)單系統(tǒng)中，三種TI DC/DC的性能非常相似，選擇TPS61097A-33DBVT的原因只是因?yàn)樗?/span>SOT23-5封裝。在電感選擇方面，由于12 H電感效率較高，且有一定的空間，因此應(yīng)選用12 H電感。本文中DC/DC和電感的數(shù)量?jī)H限于幾個(gè)，但這一分析可以擴(kuò)展到包括任何設(shè)計(jì)師收藏夾。欲知更多信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)Quitech的功能頁(yè)面。免責(zé)聲明：各作者和/或論壇參與者在本網(wǎng)站上表達(dá)的意見(jiàn)、信念和觀點(diǎn)不一定反映Digi-key電子或Digi-key電子的官方政策的意見(jiàn)、信念和觀點(diǎn)。分享本文相關(guān)視頻Otii功能發(fā)布日期：2018-04-10 Quitech和Melexis新產(chǎn)品發(fā)現(xiàn)第28集出版日期：2018-11-20相關(guān)產(chǎn)品培訓(xùn)模塊電源感應(yīng)器多層功率感應(yīng)器通過(guò)在鐵氧體磁性材料層上嵌入電感線圈形成一個(gè)低輪廓、成本友好的系列。磁性產(chǎn)品概述介紹伯恩斯的磁性產(chǎn)品線和產(chǎn)品選擇工具，可在伯恩斯的網(wǎng)站上找到。相關(guān)產(chǎn)品SMD功率感應(yīng)器系列波恩斯介紹了9個(gè)SMD功率電感系列，包括屏蔽結(jié)構(gòu)和非屏蔽結(jié)構(gòu)，用于汽車應(yīng)用。OTII開(kāi)發(fā)工具用于物聯(lián)網(wǎng)能源優(yōu)化Otii是一個(gè)開(kāi)發(fā)工具，由Qoitech設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化能源消耗的測(cè)量，使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和應(yīng)用的能源優(yōu)化。電源管理TI是您的最終動(dòng)力資源，攜帶行業(yè)領(lǐng)先的電源管理解決方案，以確保產(chǎn)品適合您的設(shè)計(jì)。關(guān)于這位作者，Bj rn RosqvisBj rn Rosqwitz是Quoitech的硬件主工程師，這家位于瑞典的初創(chuàng)公司推出了新的破壞性電力分析儀Otii。比約恩擁有瑞典林克平大學(xué)應(yīng)用物理和電氣工程理學(xué)碩士學(xué)位。他一直在電力電子、汽車和電信領(lǐng)域工作，既在大公司工作，也在初創(chuàng)公司工作。在過(guò)去的13年里，他一直在與終端合作。