客戶利用IoT (Internet of Things:物聯網) 實現業務所面臨的挑戰之一是為傳感器、微型計算機和通信IC等IoT設備提供電源。
NISD 以“不勞煩客戶,持續提供協助”為本,開發最適宜IoT用的電源IC產品,並在日本的自有工廠生產。
使IoT設備的電池可長期使用的方法是?
一般來說IoT設備由傳感器、微型計算機和通信IC構成,而給這些配件供電的電源IC是必須的。
為了延長IoT設備電池的使用壽命可以增大電池的容量。但同時也會增加IoT設備的面積或者重量。
IoT設備在保證小而輕的情況下延長電池壽命,需要將消費電流降到最小。
納安級的低消費電流實現電池的長壽命
NISD的IoT設備用的低消費電流的電源IC,待機工作狀態時為幾百nA、待機時為幾nA~幾十nA,實現了非常小的數值。
這些IoT設備的消費電流假定為,Active時(通信時)的電流為幾十mA程度,待機時電流為幾µA程度,NISD的低消費電流電源IC的消費電流是納安定制,對所有IoT設備的消費電流的影響極小,可延長電池壽命。
產品名 | 功能 | IQ | IOUT | VIN |
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RP511 | 低靜態電流 帶同步整流器功能的 降壓DCDC轉換器 | 300 nA | 100 mA | 2.0 V ~ 5.0 V |
RP512 | 低靜態電流 帶同步整流器功能的 降壓DCDC轉換器 | 300 nA | 300 mA | 2.0 V ~ 5.0 V |
RP604 | 低靜態電流 帶同步整流器功能的 升降壓DCDC轉換器 | 300 nA | 300 mA | 1.8 V ~ 5.5 V |
RP118 | 低消費電流 電壓調節器 (LDO調節器) | 200 nA | 100 mA | 1.7 V ~ 5.5 V |
IQ: 工作靜態電流
設計IoT設備時可以不用擔心噪音
由於IoT傳感器網絡能夠處理精確和準確的模擬信號,因此IoT設備需要具有高抗干擾性。
因此,電源IC需要低功耗和高噪聲·紋波抑制率。
兼具低輸出噪音·高紋波抑制率·高速響應的特性和低消費電流
例如,如果客戶對IoT設備使用16位ADC/DAC傳感器,假設輸入電壓範圍寬度為2.6 V,則1 LSB約為40 µVrms。允許保持此模擬信號精度的噪聲電平為即1/2 LSB,小於20 µVrms。
產品名 | 功能 | IOUT | 輸出噪聲 | 紋波抑制率 (@1kHz) |
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RP122 | 低噪音和低消費電流 電壓調節器 | 400 mA | 8 µVrms | 90 dB |
RP117 | 負電壓低噪聲 電壓調節器 | 100 mA | 16 µVrms | 80 dB |
IoT系統的電源保護和能量收集技術
確保IoT系統中的電源安全非常重要。但是,由於系統的安裝環境以及IoT設備的防水/防塵處理,可能難以更換電池或充電。
能量收集技術*當時被用作供電方法之一。
* 能量收集技術:“收集”周圍環境中稀少的能量,如光、振動、熱量並將其轉化為電能的技術。也被稱為環境發電技術。
使用低電啟動電源IC可在低照明環境下有效提取電力
Ricoh用于光和振动等发电元件能量收集的降压DCDC转换器,实现了纳米级低电启动,是收集器供电功率小的IoT设备的最合适的储能电源IC。
收集器如果考慮DSSC和OPV*等的電動效率,將Ricoh的低啟動電電源IC整合到環境發電模塊中,即使在低照度環境下也可以取出電力。
*DSSC:染料敏化太陽能電池(Dye Sensitized Solar Cell),OPV:有機薄膜太陽能電池(Organic Photovoltaics)的縮寫,一種作為能量收集而引人注目的新電池。輕且容易加工成各種形狀·成本低,但其電動效率不如多晶矽型太陽能電池。
產品名 | 功能 | IQ | IOUT | VIN | 最小起動功率 |
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R1800 | 能量收集器用 超低靜態電流 功率儲存用降壓DCDC轉換器。 | 144 nA | 1 mA | 2.0 V ~ 5.5 V | 0.72 µW |
IQ: 工作靜態電流
能監控電池電壓,不需要外接部品
隨著IoT市場的擴大,配備傳感器、微機、通信用芯片等的IoT移動設備,不僅需要滿足電池的長時間工作,部品的小型化等要求,而且對於電池電壓也需要隨時測定監控。
電池電壓監控器功能增加,對IoT設備的省空間,長壽,長時間驅動做出貢獻
Ricoh的電源芯片增加了電池電壓監控功能,對IoT設備的省空間,長壽,長時間驅動做出貢獻。
通過在電源芯片中提供電池電壓檢測 (BM) 引腳,可以將IoT設備相關部件去除,並能夠減少漏電流。漏電流對電池能否長時間工作影響很大。通過系統整體的耗電、漏電流的控制,可以實現電池的長壽,長時間使用,並減少更換電池的機會。
監控器的電壓精度為±20mV,由電池監控器功能增加導致的耗電增加為0.1 µA以下,非常小。
產品名 | 功能 | ISS | IOUT | VIN |
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RP124 | 低消費電流LDO調節器,帶電池電壓監控功能 | 0.3 µA | 100 mA | 1.7 V ~ 5.5 V |
RP514 | 低消費電流 降壓DC/DC轉換器,帶電池電壓監控功能 | 0.4 µA | 100 mA | 1.8 V ~ 5.5 V |
RP515 | 低消費電流 降壓DC/DC轉換器,帶電池電壓監控功能 | 0.4 µA | 300 mA | 1.8 V ~ 5.5 V |
Ricoh的產品R1800、RP604、RP511/512、RP118的總消費電流的累加值在 “944 nA”。
根據AA電池的容量計算,相當於“約240年”*。
*理論計算值
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產品名 | 功能 | IQ | IOUT | VIN |
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R1800 | 能量收集器用 超低靜態電流 功率儲存用降壓DCDC轉換器 | 144 nA | 1 mA | 2.0 V ~ 5.5 V |
RP511 | 低靜態電流 帶同步整流器功能的 降壓DCDC轉換器 | 300 nA | 100 mA | 2.0 V ~ 5.0 V |
RP512 | 低靜態電流 帶同步整流器功能的 降壓DCDC轉換器 | 300 nA | 300 mA | 2.0 V ~ 5.0 V |
RP604 | 低靜態電流 帶同步整流器功能的 升降壓DCDC轉換器 | 300 nA | 300 mA | 1.8 V ~ 5.5 V |
RP118 | 低消費電流 電壓調節器 (LDO調節器) | 200 nA | 100 mA | 1.7 V ~ 5.5 V |
IQ: 工作靜態電流