IC电源管理新领域，有哪些物联网优秀应用？

发布时间：2022-08-23 13:27:06 所属栏目：交互来源：互联网

导读：ADI欧洲中央应用中心的核心应用工程师Diarmuid Carey 随着物联网设备越来越多地用于工业产品、家居自动化和医疗应用中，通过减小外形尺寸、提高效率、改善电流消耗，或者加快充电时间（对于便携式物联网设备）来优化这些设备电源管理的压力也越来越大。所有

　　ADI欧洲中央应用中心的核心应用工程师Diarmuid Carey

　　随着物联网设备越来越多地用于工业产品、家居自动化和医疗应用中，通过减小外形尺寸、提高效率、改善电流消耗，或者加快充电时间（对于便携式物联网设备）来优化这些设备电源管理的压力也越来越大。所有这些都必须以小尺寸实现，既不能影响散热，也不能干扰这些设备实现无线通信。

　　什么是物联网？

　　物联网，通常指一种智能联网电子设备，可由电池供电，能将预先计算的数据发送给基于云的基础设施。它利用嵌入式系统集合体（例如处理器、通信IC和传感器）来收集、响应数据，并将数据发送回网络的中心位置或其他节点。物联网应用领域存在多种表现形式，设备形态多样。例如简单的温度传感器，用于向中央监控区域报告室温，或者设备健康监测器，用于跟踪监测昂贵工厂设备的长期健康状况等等。

　　物联网应用的五大核心领域

　　物联网设备的应用领域异常广泛，新场景和新应用不断翻新。比如，基于应用的智能变送器可收集其环境数据，做出控制温度、触发警报或自动执行特定任务的相关决策。此外，煤气表和空气质量测量系统等便携式仪器，可以通过云向控制中心提供准确的测量结果。GPS跟踪定位系统是另一种应用，如可以通过智能耳标，追踪牲畜集装箱中的奶牛。而这些都仅仅是云连接设备中的一小部分。其他领域还包括可穿戴医疗健康应用和基础设施检测应用。

　　ADI公司认为，物联网主要侧重以下五大领域：

　　· 智能健康——支持临床级和消费级的生命体征监测应用。

　　· 智能工厂——侧重于通过提高工厂的快速响应能力，使工厂更灵活、更精简，以构建工业4．0。

　　· 智能楼宇／智慧城市——利用智能传感技术来执行楼宇安全、车位占用检测，以及实施温度和电气控制。

　　· 智能农业——利用现有技术实现自动化农业并提升资源利用效率。

　　· 智能基础设施——基于状态监控技术来监测移动和架构安全。

　　物联网设计挑战

　　在不断发展的物联网应用领域，设计人员面临着诸多挑战，但供电却是最令人头痛的。这些设备或节点大多数是在事后安装的，或安装在难以接近的位置，因此无法为其供电。这意味着需要完全依赖电池和／或能量收集方式供电。

　　假设要为工厂内偏远的物联网节点供电，一旦部署新电缆，不仅实施成本高昂，而且极为耗时，所以一般都会选择使用电池或能量收集方式为这些偏远节点供电。

　　物联网供电

　　为了方便讨论，ADI公司将物联网应用中的电源分为以下三种情况：

　　· 使用不可充电电池（原电池）的设备

　　· 需要使用可充电电池的设备

　　· 利用能量收集来提供系统电源的设备

　　这些电源可以单独使用，或根据应用需要组合使用。

　　原电池应用

　　大家都知道各种不同的原电池应用，这些也称为不可充电电池应用。主要用于偶尔需要用电的应用，也就是说，设备偶尔通电，然后重新进入深度睡眠模式，所以耗电很少。使用原电池供电的主要优势在于：它提供高电能密度，设计简单（因为无需包含电池充电／管理电路），以及成本较低（因为电池更便宜，所需的电子器件更少）。它们非常适合低成本、低功耗的放电应用，但是，因为这些电池的寿命有限，所以不太适合功耗略高的应用，而更换电池会产生额外的电池成本以及更换电池的人工成本。

　　想象一下拥有许多节点的大型物联网装置。当您请技术人员现场更换一台设备的电池时，通常会一次性更换所有电池，以节省人工成本。毫无疑问，这是一种浪费，只会加剧全球浪费问题。更重要的一点，不可充电电池只提供了最初制造电池所用电量的2％。约98％的电量浪费使得这种电源的经济效益非常低。

　　显然，它们在基于物联网的应用中确有一席之地。相对较低的初始成本使其非常适合低功耗应用。它们提供多种类型和尺寸选择，而且无需使用额外的电子器件来进行充电或管理，所以是简单的解决方案。

　　从设计角度来看，关键挑战在于如何充分利用这些小型电源提供的电力。为此，需要花费大量时间来制定功率预算计划，以确保尽量延长电池的使用寿命，设计目标一般是10年。

　　LTC3336是一款低功耗DC－DC转换器，输入电压可高达15 V，峰值输出电流可编程。输入可以低至2．5 V，因此非常适合电池供电应用。

　　在空载状态下调节时，静态电流可能非常低，仅65 nA。随着DC－DC转换器不断改进，可轻松设置并用于新设计中。输出电压可根据OUT0至OUT3引脚的连接方式进行编程设置。

　　LTC3336的配套器件是LTC3337，这是一款微功耗原电池健康状态监视器和库仑计数器。它是另一款可轻松用于新设计的产品，只需按照峰值电流要求（在5mA至100mA范围内）连接IPK引脚。根据选定的电池进行一些计算，然后填入基于选择的峰值电流推荐的输出电容。

　　最终，为功率预算有限的物联网应用找出合适的配套设备。这些产品能够准确监测原电池的电量使用情况，并将输出高效转换为可用的系统电压。

（编辑：开发网_开封站长网）

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