智能门锁:电源管理概述

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作为一款高频度使用的低功耗产品,智能门锁的电源管理是低功耗设计极其关键的一部分。高效、合理的电源管理设计能让门锁快速响应动态与静态的动作切换,同时保持更低程度的功率损耗

为避免过长篇幅,我们分为2个篇章来叙述:

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轻载与重载性能

智能门锁包括密码按键、NFC、指纹、人脸识别等开锁方式,由关闭到打开的功能操作过程中,休眠状态下的电流<100uA,而唤醒状态下的电流>10mA,在动态的瞬间,电机启动电流一般大于800mA,射频模块的发射电流一般大于30mA。因此,鉴于动态与静态的电能消耗不同,其电源管理在轻载与重载上的性能平衡是一个关键的考量点

你可能会认为选择一个高效率的DC-DC就可以保证动态与静态的电源效率,可实际上你会发现,在低功耗uA级别电流的层面上,目前市面上的DC-DC芯片很难同时兼顾轻重载效率。例如,一个普通的Buck DC-DC芯片,可以在电流消耗100mA的条件下轻而易举地达到85%以上的效率,然而在50uA的情况下,其转化效率通常远低于50%,

当你找到一款轻载条件下,如50uA可以达到85%的DC-DC芯片时,你会发现其最大的输出电流可能小于300mA,而一个电机的启动电流通常大于800mA。

静态与关断电流

低功耗的LDO芯片静态漏电流可做到2uA以内,鉴于转化效率的考究,你可能更倾向于选择DC-DC芯片。此时务必留意,普通DC-DC芯片的静态泄露电流可能是几十uA级别,如矽力杰的SY8120I在6V转3.3V@100mA转化效率可达90%,然而其静态漏电流却是200uA,在低功耗产品中,整机功耗可能仅为50uA,这样的泄露电流已经是整机休眠电流的4倍!

因此,采用这款芯片,我们可以考虑是否能给非常供电的电路部分供电,如电机驱动、LED驱动、音频驱动等,这些部分工作时的电流为几十上百mA级别,uA级别的静态电流则显得微乎其微。在休眠状态下,我们可以将该部分的供电直接断电,此时借助EN引脚的控制,shutdown电流可控制在10uA以内!

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