Compréhension des courants de repos et d’arrêt avec les convertisseurs élévateurs.

Cet article est publié par pÉlectrique dans le cadre d’un partenariat exclusif de contenu numérique avec Bodo’s ower Systems.

our les applications alimentées par batterie, une excellente expérience utilisateur dépend d’une longue durée de vie de la batterie et de terminaux à haute performance. Le courant de repos (I_Q) est un paramètre important à prendre en compte lors de l’optimisation de ces applications ; un I_Q amélioré prolonge la durée de vie de la batterie. Cet article décrit la différence entre le courant de repos (I_Q) et le courant d’arrêt (I_S) d’un convertisseur élévateur afin de mieux comprendre comment ces courants peuvent être utilisés dans les applications alimentées par batterie.

Types de batterie

ans de nombreuses applications alimentées par batterie, la tension de sortie de la batterie est relativement faible, comme une tension de sortie (V_OUT) de 1,5 V à partir d’une seule pile AA. endant ce temps, le circuit IC ou subsidiaire nécessite une tension d’entrée plus élevée (V_IN). ans ces systèmes, un convertisseur élévateur (ou convertisseur boost) est généralement utilisé pour augmenter la tension à partir de la sortie d’une batterie. Sinon, il y a une tension d’entrée insuffisante (V_IN) pour le circuit IC ou subsidiaire.

La figure 1 montre quelques types de batteries différents, tels que des batteries cylindriques, des piles bouton et des batteries de téléphone/tablette.

igure 1. Types de batterie. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Bodo’s ower Systems [PDF]

Le tableau 1 montre les différents types de batteries et leurs tensions de sortie typiques.

Tableau 1. Types de batterie et leurs tensions de sortie typiques V_OUT

Les batteries doivent être sélectionnées en fonction des besoins de l’application. Cependant, la tension de sortie maximale (V_OUT) de ces batteries est de 3,7 V, ce qui peut être insuffisant pour plusieurs applications. C’est alors qu’un convertisseur élévateur devient indispensable.

Convertisseurs élévateurs

MS propose une variété de convertisseurs élévateurs synchrones pouvant être utilisés pour augmenter la tension de sortie (V_OUT) d’une batterie afin de fournir une tension d’entrée suffisante (V_IN) au système récepteur. Le reste de cet article se concentrera sur les différences entre le courant d’arrêt (I_S) et le courant de repos (I_Q) lors de l’utilisation du M28600, un convertisseur élévateur synchrone à faible courant de repos. Le M28600 est une nouvelle solution de CI avec un courant de repos de niveau nA et un boîtier SOT563 (1,6 mm x 1,6 mm). Il convient parfaitement aux appareils portables, aux capteurs industriels et aux instruments médicaux portables alimentés par batterie.

Courant d’arrêt

Le courant d’arrêt (I_S) est le courant prélevé par le CI à partir d’une batterie lorsque le CI est éteint et que la batterie est toujours connectée au système. Considérons le scénario dans lequel le signal d’activation du M28600 est réglé sur 0 V et qu’il est connecté à une batterie avec une tension d’entrée (V_IN) égale à 3,3 V. Le courant d’arrêt (I_S) est le courant mesuré à partir de l’entrée (voir igure 2).

igure 2. Mesure du courant d’arrêt (I_S). Image utilisée avec l’aimable autorisation de Bodo’s ower Systems [PDF]

Il peut être difficile de comprendre pourquoi le CI consomme du courant même s’il est éteint. Cela s’explique par le fait que certains circuits internes, tels que la boucle de démarrage, laissent toujours passer de petites quantités de courant vers la masse (GN) ; cette fuite consomme du courant de la batterie (voir igure 3).

igure 3. Courant d’arrêt (I_S) dans un CI. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Bodo’s ower Systems [PDF]

Courant de repos

Le courant de repos (I_Q) est le courant consommé par le CI lorsqu’il est activé (mais pas en commutation) ou lorsqu’aucune charge n’est appliquée. Ce courant peut également être appelé courant de fonctionnement de repos, courant en veille et courant en mode sommeil.

ar exemple, réglez le signal d’activation du M28600 sur 5 V. Le CI est connecté à la batterie, avec une tension d’entrée (V_IN) de 3,3 V. Le courant de repos (I_Q) est le courant mesuré à partir de la broche de tension d’entrée du M28600 (voir igure 4).

igure 4. Mesure du courant de repos (I_Q). Image utilisée avec l’aimable autorisation de Bodo’s ower Systems [PDF]

Tout comme pour le courant d’arrêt (I_S), il peut être difficile de comprendre pourquoi il y a un courant de repos (I_Q). Même s’il n’y a pas de charge et que le CI ne commute pas la plupart du temps, certains circuits internes continuent de fonctionner pour maintenir les fonctions de base du dispositif, ce qui nécessite une petite quantité de courant. La figure 5 montre une boucle de contrôle qui consomme du courant.

renons l’exemple concret suivant en utilisant un capteur de sécurité (voir igure 6). Le courant de repos (I_Q) est essentiel pour les applications qui fonctionnent dans un état de veille. 99% du temps, un capteur de sécurité ne détecte pas un objet ou une condition dangereuse qui déclenche l’alarme ; cependant, il ne peut pas s’éteindre complètement. ans ce scénario, le capteur peut fonctionner en mode veille et se réveiller seulement lorsque cela est nécessaire. En mode veille, le CI consomme une faible quantité de courant de la batterie — il s’agit du courant de repos en fonctionnement (I_Q). lus le courant de repos (I_Q) est faible, plus longue est la durée de vie de la batterie.

igure 5. Courant de repos (I_Q) dans un CI. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Bodo’s ower Systems [PDF]

igure 6. onctionnalité du capteur de sécurité. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Bodo’s ower Systems [PDF]

Résumé des différences entre le courant de repos et le courant d’arrêt

Cet article a utilisé le M28600, un convertisseur élévateur, pour décrire les différences entre le courant de repos et le courant d’arrêt, qui peuvent être optimisés dans les applications alimentées par batterie. À mesure que les dispositifs électriques deviennent de plus en plus intelligents et diversifiés avec l’évolution de l’Internet des objets, les applications portables, les instruments médicaux et les capteurs industriels, une faible consommation d’énergie et une petite taille sont primordiales.

MS propose un portefeuille robuste de convertisseurs pour répondre aux besoins de toutes les applications.

Cet article est initialement paru dans le magazine Bodo’s ower Systems [PDF].