使用低 IQ 降壓/升壓轉換器延長流量計電池續航力的三個優點

• 以相同電池進行更多次讀表和數據資料傳輸作業。
• 延長相同電池的使用壽命。
• 以較小的電池達到相同的運作壽命。

圖1：TPS61094 的配置

圖2：高負載下的電池尖峰電流示波器結果

• 在溫度範圍內，來自超級電容器的可用能源不變。一般使用多層電容器 (HLC) 或雙電層電容器 (EDLC) 做為功率緩衝器，可提高脈衝負載能力。然而，儲存在這些被動元件中的能源需視電池電壓而定。溫度降低時，電池電壓也會下降，進而使 HLC 或 EDLC 的脈衝負載能力劣化，並造成電池的供應電流增加。而 TPS61094 可維持超級電容器的電壓穩定，且不受溫度影響，因此能排除前述問題。

超級電容器中的可用能源，是根據超級電容器的容量、超級電容器的設定最大電壓，以及 TPS61094 的欠壓閉鎖來決定。超級電容器具有的可用能源越多，在持續高負載下的運作時間就越長。

圖 3 所示的功率緩衝器解決方案，分別為使用 TPS61094 和只使用超級電容器的解決方案。對於 TPS61094 解決方案，超級電容器的電壓設定為 2 V。透過向持續負載供電，TPS61094 可從超級電容器汲取電力，直到達到 0.6 V。因此可使用等式 1 計算超級電容器的可用能源：

等式(1)

ŋ 為轉換器的平均效率。

在 –40°C 的最惡劣情況下，當輸入電壓從 2 V 降至 0.6 V 時，TPS61094 在 150 mA 時的平均效率為 92%。等式 2 顯示計算結果：

等式(2)

圖3：TPS61094 和 HLC/EDLC 配置

對於 HLC 或 EDLC 解決方案，可用能源會隨著電池電壓改變。就 –40°C 下的 10-mA 電流而言，LS33600 電壓會降低至 3 V。等式 3 可計算可用能源：

等式(3)

若比較等式 2 和等式 3 的結果，可看出 TPS61094 解決方案的可用能源達 HLC 與 EDLC 解決方案的兩倍。這代表可向負載傳輸更多能源，並且可在極端條件下降低從電池汲取的尖峰電流。例如，若在 3.3 V 下驅動閥的負載為 200-mA，HLC 或 EDLC 解決方案可支援負載的時間只有 2.8 秒。而具備整合式超級電容器的 TPS61094 降壓/升壓轉換器能支援負載的時間，則會長達 7.8 秒 (假設功率緩衝器向所有負載供電)。

結論

由於流量計的負載消耗輪廓複雜，因此需要採用功率緩衝器以協助延長 LiSOCl2 電池續航力。TPS61094 在眾多操作條件下都可發揮優異效率，讓其成為克服使用壽命挑戰的理想選擇。透過限制從電池汲取的尖峰電流，這款降壓/升壓轉換器可將容量最大化，並提高超級電容器的可用能源，因此相較於 HLC 或 EDLC 解決方案，系統將能在低溫條件下運作更長的時間。