課題と目的
主に一次電池を用いたバックアップ回路では、理想ダイオードICを用いたOR接続が最適な回路構成の一つとなっています。
しかしながら、理想ダイオードICではCE端子(EN端子)に電流が1μA程度 流れこむものが一般的です。このCE端子に流れこむ電流により、一次電池の電池残量が低下する問題がありました。
ここでは、外付け回路の追加により 出荷後の長期保管中にCE端子での消費電流を削減するShip機能を追加する方法を紹介します。
【Appendix】Ship機能とは
Ship機能とは、製品出荷後の長期保管中に電池残量を減らさないようにする機能です。
Ship機能を搭載していない電子機器では、出荷後も電池から電流が消費された状態で出荷されます。この状態では、出荷後の長期保管中に電池残量が低下し、製品がエンドユーザの手に渡った時には、電池残量が少なく製品が動作しない場合や、期待した駆動時間 動作しないことが考えられます。
実現方法
CE端子電圧を出力側から印加することで、CE端子に流れこむ電流が出力側から供給されます。
これにより一次電池の電力をCE端子で無駄に消費することがなくなります。
ただしCE端子を出力側に接続するだけではShipモードに入れることができないため、Shipモードに搭載するために追加回路と手順が必要となります。
Shipモード移行
- メイン電源をOPEN状態にし、電池からの電源供給のみにします。
- SHDN信号に“H”を入力し、CE＝”L”とします。
- 出力電圧が0VになるまでSHDN信号を“H”維持します。
- 出力電圧0Vになった後、SHDNをOPEN とします。
- メイン電源に電源供給がされるまで、出力電圧が0Vを維持するShipモードとなります。
Shipモードから通常モードへの移行
- メイン電源に電源供給がされると、出力電圧が上昇します。
- 出力電圧が上昇することで、CE=”H”となり 理想ダイオードが動作し通常モードに移行します。
メリット
- 長期保管中の電池の電圧低下を最小化
デメリット
- FET,抵抗の追加回路が必要
消費電流比較
それではバックアップ回路によく使われる回路構成で、Ship機能を追加することで電池からの消費電流(Battery current)がどの程度低減するか見てみましょう。
図1の実験回路にて測定した消費電流(Battery current)は図2のようになります。
理想ダイオードICの消費電流にも依存しますが、今回実験したXC8110/XC8111シリーズではShip機能を使用することで、電池からの消費電流を約87%低減できました。
Shipモードを利用することで、利用しない場合と比べて電池寿命を約8倍長持ちさせることが可能です。
まとめ
Ship機能を追加することで、出荷時の電池の消費電流を最小化することができます。またCE端子の接続を出力側にできることで、CE端子で消費する電流を出力側から供給でき、メイン電源供給中の1次電池の消費を最小化することが可能です。