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与锂 化锰(LiMnO2)等电池化学物质相比，锂亚硫 (LiSOCI2)电池可实现更高的能量密度和更出色的每瓦成本比，因此普遍用于智能流量计。但LiSOCl2电池有一个缺点，即对峰值负载的响应性较差，这可能导致电池可用容量降低。因此在本文中，我们将探讨一种降低电池峰值负载（数百毫安级）的有效方法，从而帮助延长电池寿命。

更大程度提高电池可用容量是十分重要的，因为这可以使系统设计实现：

在使用相同电池的条件下增加仪表读数次数和数据传输量。

在使用相同电池的条件下实现更长的寿命。

在工作寿命不变的情况下减小电池尺寸。

通过对更多类型的流量计应用相同的设计，以上优势可更大程度地降低电池成本、维护成本和开发成本。

成功的仪表设计需要实现长久的运行时间（大于15年）以及阀控制、数据记录和数据传输等功能。延长电池寿命是一种延长仪表运行时间的有效方式。但是，如果不使用任何电源缓冲器，直接将电池与负载进行连接，那么仪表复杂的负载曲线可能会缩短电池寿命。

根据电流电平不同，可以将标准仪表的负载消耗曲线分为待机模式、中间模式和工作模式。每种模式对电池寿命的影响不同：

待机模式的电流消耗为5μA至μA。主要耗电项为计量、微控制器和保护电路的静态电流(IQ)。虽然其 值非常小，但通常是影响仪表寿命的主要因素。处于待机模式时，连接的任一直流/直流转换器的IQ均应处于纳安级，电源缓冲器的泄漏值应处于低水平，从而提高效率。

中间模式的电流消耗为2mA至10mA。通常情况下，这类负载来自于RX阶段的模拟前端。在此模式下，电源缓冲器的效率对于更大程度地减小能量损耗十分重要。

工作模式下的电流消耗 。在工作模式下，负载通常来自于TX阶段的驱动阀和模拟前端，需要20mA至几百毫安的电流。直接从LiSOCl2电池中获取电流会使电池容量严重降额。

表1显示了在不同的负载和温度条件下，SaftLS电池在17Ah额定容量基础上的容量降额情况。在工作温度为+20°C时，mA负载电流会导致容量降额42%。因此，绝不可直接使用电池对负载供电。只有使用低泄漏的电源缓冲器，才可以将峰值电流限制在10mA以下。

表1：SaftBatteriesLS电池的容量和电流特性

TITPSnAIQ降压/升压转换器可在延长电池寿命的同时，在待机模式、中间模式和工作模式下保持出色效率。TPS主要具有三个好处：

在宽负载范围内实现超高效率。在VOUT=3.3V且VIN大于1.5V的条件下，负载为5μA至mA时，TPS可实现大于90%的平均效率，在大部分流量计用例中实现高效电源。

限制电池的峰值电流。在Buck_on模式下为超级电容器充电时，或在补充模式下使用电池对VOUT端的重负载供电时，TPS均可以限制其峰值输入电流。图1显示了TPS的配置，图2显示的是VOUT端有mA和2s负载脉冲时的电池峰值电流。在第1阶段重负载条件下，峰值电流限制在7mA。在第2阶段负载释放后，器件以10mA的恒定电流对超级电容器充电。当超级电容器的电压经过充电恢复至2.0V时，器件会停止充电，但仍处于Buck_on模式。

图1：TPS的配置

图2：示波器显示重负载下的电池峰值电流结果

在整个温度范围内，超级电容器可提供的能量保持不变。通常情况下，使用混合层电容器(HLC)或双电层电容器(EDLC)作为电源缓冲器可提高脉冲负载能力。但是，这些无源器件内存储的能量取决于电池电压。温度降低时，电池电压也会随之下降，这会削弱HLC或EDLC的脉冲负载能力，并增大电池的电源电流。要解决这个问题，TPS会使超级电容器的电压保持稳定，无论温度如何变化都不会改变电压。

超级电容器内的可用能量取决于超级电容器的容量、设定的超级电容器两端 电压和TPS的欠压锁定功能。超级电容器的可用能量越多，在连续重负载条件下的工作时间越长。

图3分别显示了采用TPS或仅使用超级电容器的电源缓冲器解决方案。在TPS解决方案中，超级电容器电压设定为2V。TPS为连续负载供电时，可从超级电容器吸收功率，直到超级电容器电压降为0.6V。因此，可以借助公式1计算超级电容器上的可用能量：

其中?是转换器的平均效率。

在温度为–40°C的最差情况下，TPS可在输入电压为2V至0.6V、电流为mA时实现92%的平均效率。公式2显示计算结果为：

图3：TPS与HLC/EDLC配置

在HLC或EDLC解决方案中，可用能量随着电池电压的变化而变化。在温度为–40°C且电流为10mA时，LS电压会降至3V。利用公式3计算可用能量为：

对公式2和3的结果进行比较，可发现TPS解决方案的可用能量是HLC和EDLC解决方案的两倍。这意味着有更多的能量被输送到负载，并且在极端情况下，电池的峰值电流会降低。例如，如果在3.3V的电压下使用mA负载来驱动阀门，HLC或EDLC解决方案仅能在2.8s时间内支持负载。具有集成式超级电容器的TPS降压/升压转换器可在长达7.8s的时间内支持负载（假设由电源缓冲器为所有负载供电）。

流量计具有复杂的负载消耗曲线，因此需要使用电源缓冲器，以帮助延长LiSOCl2电池的寿命。TPS可在宽工作范围内实现出色效率，是解决电池寿命难题的理想之选。通过限制电池的峰值电流，这款降压/升压转换器可更大程度提升容量以及超级电容器的可用能量，与HLC或EDLC解决方案相比，可使系统在低温条件下工作更长时间。

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