作者：Bryan Angelo Borres，产品应用工程师

Noel Tenorio，产品应用经理

摘要

本文将介绍如何使用开/关控制器和电池保鲜密封件集成解决方案，使产品设计在操作和生产过程中更加高效。具体而言，本文将详细介绍ADI公司的集成开/关控制器在节能特性、小尺寸和高ESD额定值方面的优势。

简介

在疫情影响下，高度依赖在线资源的混合办公模式加速普及，电子系统成为了必不可少的工具。此外，联合国提出2030可持续发展议程¹，电子公司正持续实践可持续发展工作，使得电子系统效率的重要性愈发凸显。这要求我们，不仅在现场操作期间，更要在生产制造过程中，采取各种措施提升能效²。

利用开/关控制器促进能效提升

高效利用资源对于实现可持续发展目标至关重要¹。我们可以通过多种方式来有效利用资源。比较简单的方法是在不使用电子设备时将其关闭，以避免不必要的能源消耗。另一种有效方法是通过实施节能机制来实现高效可靠的设计。

开/关控制器，尤其是那些可以用作电池保鲜密封件的控制器，是实现这些目标的有力助手。在电路不使用时，这种控制器会断开整个电路与电池的连接，有助于延长电池寿命并节约能源³。这不仅可以延长产品的保质期，还能尽可能降低待机功耗，减少不必要的电池放电，从而减少能源浪费。

以下内容将介绍此类控制器如何通过工作模式、集成特性和稳健性来帮助节约能源。

通过待机模式和休眠模式减少能源浪费

消费类电子设备经常遇到的一个问题是，现成产品常常电池电量不足，使用前需充电或更换电池。这表明能源使用效率低下，同时用户体验也会大打折扣。

为解决这个问题，高效的电池供电设备会采用低功率损耗电路或使用电池保鲜密封件。电池保鲜密封是开/关控制器的功能，可以通过断开电池与下游电路的连接来防止电池放电，而在收到电路使能信号（例如来自按钮的信号）后进行连接，如图1所示^{3, 4}。这种电路工作模式通常称为运输模式或待机模式，其中后者更加通用，而前者专门用于描述产品首次使用前的状态。

然而，即便使用电池保鲜密封件，电池还是会慢慢耗尽电量，导致系统效率受影响。耗电的程度取决于电路的待机能耗。能耗较低的器件有助于解决这个问题。例如新型MAX16169等带有电池保鲜密封件的按钮控制器，这些器件的待机电流额定值仅为几纳安，如图1所示。

图1.GPS追踪器系统中的电池保鲜密封件

按下按钮后，电池就会连接到负载。以图1为例，电池将连接到微控制器(MCU)、安全数字(SD)模块和全球定位系统(GPS)模块。此外，MAX16163/MAX16164中的休眠模式也有助于进一步延长电池寿命。这些器件会周期性地在特定时间打开和关闭系统，定期唤醒系统中的器件，待其完成任务后，再次进入休眠模式。对于设备间歇运行的物联网(IoT)等无线监控应用，此特性非常实用⁵，可以通过降低待机期间的功耗，提高整体效率。图2显示了休眠模式 (即SLEEP_TIMER状态)下如何降低功耗；当电池连接到系统时(如图1所示)，则会出现ACTIVE_STATE。

图2.休眠模式电流消耗

通过集成解决方案实现无形化

PCB制造的最佳实践包括负责任的资源管理⁶。这包括采取无形化措施，即在电源中使用更少、更小、更轻的电子器件²。为此，我们可以选择单个封装中包含多个功能的器件，从而减少所需PCB的尺寸，进而降低最终产品制造的能源消耗。例如，图3中MAX16150和MAX16169整合了负载开关和按钮去抖功能，而MAX16163/MAX16164还增加了时序功能。请注意，MAX16150和MAX16169的方框图非常相似。

此外，传统方法通常使用实时时钟、负载开关和按钮控制器来实现，图4的集成解决方案将对此加以改进。MAX16163/MAX16164集成解决方案不仅能够将解决方案尺寸缩小60%，而且在保持相同功能的前提下，还能将电池寿命延长20%⁵。

借助高ESD额定值器件提升系统级稳健性

在集成电路中加入静电放电(ESD)保护电路，对于确保电路在恶劣环境下的可靠性至关重要。这些电路需要连续稳定地运行，因此需要足够的保护来抵御外部浪涌⁷。系统设计人员通过ESD测试方法来评估产品的抗静电性能，例如人体模型(HBM)方法用于器件级ESD测试，而IEC 61000-4-2模型用于系统级测试⁸。

器件级ESD测试旨在确保IC在制造过程中不会受到静电放电的损坏。HBM模拟带电人体接触IC的场景，将具有潜在破坏力的ESD通过IC释放到地面。系统级ESD测试旨在确保器件能够在各种实际应用中的工作条件下承受瞬态事件，包括防雷。为了满足此要求，发布的产品必须按照IEC 61000-4-2 ESD标准模拟实际瞬态条件，进行严格测试。虽然HBM和IEC 61000-4-2 ESD测试方法均模拟带电人体放电至电子系统的场景，但IEC 61000-4-2标准在许多方面与器件级ESD有所不同⁸。

表1.HBM和IEC 61000-4-2 ESD测试方法的峰值电流比较

表1显示，HBM测试中的峰值电流是IEC 61000-4-2测试中的脉冲电流的1/5.6。在冲击次数方面，器件级HBM测试仅需要一次正冲击和一次负冲击，而系统级IEC 61000-4-2要求IC至少经过10次正冲击和10次负冲击才能通过⁸。这意味着为了达到相应的IEC 61000-4-2额定值，系统工程师应该考虑使用HBM额定值高得多的器件。例如，HBM ESD额定值为+15 kV的系统（如MAX16150）可能满足±2 kV的IEC 61000-4-2额定值要求。类似地，具有+40 kV HBM ESD额定值的器件（如MAX16163/MAX16164和新型MAX16169）可帮助实现±6 kV IEC 61000-4-2合规性。

图3.MAX16169和MAX16163/MAX16164方框图

图4.分立解决方案与采用MAX16163/MAX16164的集成解决方案⁵

ESD额定值越高，表示器件对恶劣环境的耐受力越强。这不仅能有效减少现场操作中断，提升系统的可靠性，而且能降低故障的可能性，从而减少频繁更换产品的成本。ADI公司的开/关控制器和电池保鲜密封件在所有引脚上均采用ESD保护结构，以便在搬运和组装过程中防止静电放电。此外，开关输入处还设计了一重额外保护。这些密封件的高HBM ESD额定值有助于系统设计满足IEC 61000-4-2标准。

结论

若要持续提升能源效率，就必须在从工厂生产到现场运行的整个过程中，使用可以减少能源浪费的器件。本文介绍了ADI公司的按钮开/关控制器和电池保鲜密封产品如何通过待机模式和休眠模式帮助减少能源浪费；如何通过集成功能节省生产能源、减小PCB尺寸；以及如何通过更高的ESD额定值提高现场稳健性。

参考资料

1“变革我们的世界：2030年可持续发展议程”，联合国。

2 Anthony Schiro和Stephen Oliver，“宽禁带电源有望推动全球电气化进程，为我们创造一个可持续发展的未来”，《IEEE电力电子杂志》，第11卷，第1期，2024年3月。

3“电池保鲜与密封”，ADI公司，2020年7月。

4“监控电路确保微处理器始终受控”，ADI公司，2022年4月。

5 Suryash Rai，“如何大幅提高物联网器件的电池能效比”，ADI公司，2023年3月。

6“可持续消费类电子设备设计：PCB材料和供应链管理”，Cadence PCB Solutions。

7 Sang-Wook Kwon、Seung-Gu Jeong、Jeong-Min Lee和Yong-Seo Koo，“利用静电放电保护电路设计能够抵御破坏且兼具可持续性的低压差稳压器”，《Sustainability》（可持续发展），2023年6月。

8 Anindita Bhattacharya，“±2kV HBM ESD保护是否足以保护物联网设备？”Semtech，2023年6月。

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关于ADI公司

Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球领先的半导体公司，致力于在现实世界与数字世界之间架起桥梁，以实现智能边缘领域的突破性创新。ADI提供结合模拟、数字和软件技术的解决方案，推动数字化工厂、汽车和数字医疗等领域的持续发展，应对气候变化挑战，并建立人与世界万物的可靠互联。ADI公司2024财年收入超过90亿美元，全球员工约2.4万人。ADI助力创新者不断超越一切可能。更多信息，请访问www.analog.com/cn。

作者简介

Bryan Angelo Borres是多市场Power-East事业部高性能电源监控器组的电源应用工程师。他拥有菲律宾玛普阿大学电力电子研究生学位，目前正在攻读电子工程硕士学位。Bryan在电力电子设计研发领域拥有超过五年的工作经验。

Noel Tenorio是ADI菲律宾公司的产品应用经理，主要负责多市场功率处理高性能电源监控产品。他于2016年8月加入ADI公司。在加入ADI公司之前，他在一家开关模式电源研发公司作为设计工程师工作了六年。他拥有菲律宾八打雁国立大学电子与通信工程学士学位、电力电子专业电气工程研究生学位，以及玛普阿大学电子工程理学硕士学位。在负责电源监控产品之前，他还在热电冷却器控制器产品的应用支持领域担任过重要职务。

2025 年 CES 国际消费电子展将成为触觉技术亮相的舞台，使其有望成为年度备受瞩目的科技趋势之一。在本次展会上，游戏和VR虚拟现实领域将继续吸引大众目光，而泰坦触觉 TITAN Haptics（位于中央展厅#15058展位）将展示触觉技术应用在娱乐领域之外的更多可能性，重点展示触觉如何为健康、消费电子和互动玩具带来新的改变。

作为全球最具影响力的消费科技盛会之一，CES 为展示最新的科技创新提供了一个全球舞台。预计 2025 年 CES 将吸引约 14 万名参会者，有 4000 多家企业参展，其中超过 30% 的参展商来自中国。

触觉技术成为焦点

在 CES 展会现场，来自多家厂商的各种触觉产品将会一一展出，这些产品能够提升游戏和 VR 体验，包括能让用户在虚拟环境中感受质地、形状和阻力的 VR 交互手套、沉浸式 VR/AR 设备，以及使游戏和虚拟现实更加身临其境的可穿戴触觉背心和周边设备。

这些产品主要着眼于改变游戏和虚拟现实领域的体验模式，而 TITAN Haptics 将另辟蹊径，探索新的可能性，着力展示触觉技术在提升计算机外设、健康设备、玩具和日常交互体验方面蕴含的巨大潜力。

“在CES 2025上，我们将重点展示触觉技术在多个行业中的应用，” TITAN Haptics亚太区资深销售经理李家麟先生说道。“我们的展示包括一款具有精确反馈的模块化游戏鼠标、一款为健康提供触觉提示的可穿戴健康设备，以及一把旨在为互动游戏增添真实感的玩具剑。这些展示体现了我们使命，那就是让触觉技术更加普及、具有影响力，无论是对初创公司还是知名品牌。”

触觉技术为何将成为CES 2025的趋势

全球触觉技术市场正在快速增长，预计从2023年的29.9亿美元增长到2030年的73.1亿美元，年复合增长率（CAGR）达13.6%。这一增长得益于触觉技术在多个领域的应用，包括消费电子、汽车、游戏和医疗健康。触觉反馈通过提升精准度、沉浸感和情感连接，增强了用户体验，推动了触觉技术在VR头显、可穿戴设备和汽车交互界面的集成。随着各行业对更沉浸式和直观互动的需求加大，触觉技术有望成为CES 2025的核心焦点。

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中国的触觉技术市场正在经历显着增长，这得益于消费电子产品、汽车和可穿戴设备等行业对沉浸式体验需求的不断增长。随着健康和智能家居等新兴应用领域的拓展，创新潜力更加突出。凭借其在先进触觉解决方案方面的专业知识，TITAN Haptics致力于支持这一充满活力的市场，并推动该领域取得有意义的进步。

探索下一代触觉解决方案

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关于TITAN Haptics

泰坦触觉是一家专注于触觉解决方案的技术公司，致力于提供实用的解决方案，助力产品获得竞争优势。泰坦触觉还积极参与行业组织，为行业标准和统一协议的制定作出贡献。

如需了解更多关于 TacHammer DRAKE LFi 和 泰坦触觉技术的信息，请关注微信公众号「泰坦触觉TITAN Haptics」或访问 www.titanhaptics.cn。

上海鲲能锐芯半导体技术有限公司（以下简称“鲲能锐芯”或“鲲能”）宣布推出全国产自主可控的高性能视频运算放大器KNA811。

KNA811是一款高性能单通道电流反馈型宽带运算放大器，采用全国产制造工艺，可用于高速视频传输系统。在增益为+1时，其拥有142MHz的-3 dB带宽以及出色的差分增益和相位误差性能，使其成为所有视频系统的最佳选择。除了低差分增益和相位误差外，KNA811的设计还满足严格的0.1 dB增益平坦度规范，带宽为27 MHz（G=+2）。在18mA的低电源电流情况下，无论是驱动一条或两条反向端接的75Ω电缆，都可以实现这种性能。由于其高达10 MHz的低失真和较宽的单位增益带宽，非常适合作为数据采集系统中的ADC或DAC缓冲器。并且由于KNA811是一种电流反馈放大器，该带宽可以保持在很大的增益范围内。

KNA811主要特性指标：

Ø  高速性能：

142MHz带宽（-3dB，G=+1）

91MHz带宽（-3dB，G=+10）

27MHz带宽（0.1dB，G=+2）

Ø  更优异的压摆率：

2500V/µs（Vs=±15V）

>500V/µs（Vs=±5V）

Ø  低失真：THD=-78.97dB（fc=10MHz）

Ø  出色的直流特性

   低输入失调电压：0.6mV

   低输入偏置电流：5.75µA

Ø 宽电源电压范围：±4.5 V 至 ±18 V

Ø  宽工作温度范围：-55℃ 到 125℃

KNA811支持晶圆级裸片供货，其以优异的性能，可广泛用于多媒体广播系统、HDTV兼容系统、视频线路驱动器、分配放大器、ADC/DAC缓冲器、直流恢复电路，医疗（超声波、PET、伽马射线等）等领域，可实现对进口产品AD811完全国产化自主可控的兼容替代。

更多产品信息以及样品或订购需求，请邮件至：sales@corerising.com，欢迎联系咨询。

关于鲲能锐芯

上海鲲能锐芯半导体技术有限公司（以下简称“鲲能锐芯”或“鲲能”）成立于2020年，是一家集研发、制造、销售高端模拟芯片于一体，并专注于提供晶圆级产品服务的高科技半导体公司，其产品广泛应用于高可靠性领域。鲲能总部位于上海张江高科技园区，核心团队均来自于国内外顶尖半导体公司，拥有先进的技术及自主知识产权，具有独特的创新思维及运营模式，在半导体芯片研发工程、制造管理、市场销售、渠道管理方面拥有非常丰富的经验。

“鲲鹏展翅，披坚执锐“，鲲能锐芯始终致力于成为国内一流的高性能模拟芯片供应商。

来源：上海鲲能锐芯半导体

稿源：美通社