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物聯(lián)網(wǎng)時代已來臨,需要怎樣的電源管理?

發(fā)布時間:2016-05-10 責任編輯:wenwei

【導讀】物聯(lián)網(wǎng)時代仍處于萌芽期,市場也在不斷洗牌;擁有出眾的電源管理技術(shù)無疑會是新應(yīng)用取得成功的一大關(guān)鍵。本文針對物聯(lián)網(wǎng)話題采訪了五家行業(yè)領(lǐng)先半導體廠商,請他們談?wù)勎锫?lián)網(wǎng)時代電源管理技術(shù)會有哪些新動向,以及這些新技術(shù)反映到終端應(yīng)用又會帶來哪些新的價值。
 
應(yīng)用不同,空間和效率需求也不同
 
在談到物聯(lián)網(wǎng)電源管理技術(shù)發(fā)展趨勢時,飛思卡爾模擬和傳感器產(chǎn)品高級市場經(jīng)理閆子波表示,飛思卡爾正在開發(fā)的電源管理IC適用于從便攜式應(yīng)用到汽車應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)解決方案。
 
他認為,電源管理IC技術(shù)趨勢根據(jù)不同的終端應(yīng)用而有所不同??纱┐鲬?yīng)用關(guān)注更高的效率來使得電池待機時間更長;由于空間限制,電源管理IC封裝尺寸必須越來越小。針對汽車應(yīng)用中 功耗較大的處理器,電源管理IC則要盡量提高效率來減少熱量產(chǎn)生,幫助散熱和提高可靠性。
 
隨著應(yīng)用處理器電源架構(gòu)變得越來越復雜,電源管理必須更加精細,才能優(yōu)化系統(tǒng)性能。
 
另一個趨勢是功能安全的要求變得更加重要,因為物聯(lián)網(wǎng)和系統(tǒng)的高度自主化致使人為監(jiān)督和參與會越來越少。
 
作為物聯(lián)網(wǎng)重要一環(huán)的汽車無人駕駛和娛樂系統(tǒng),更會越來越多采用符合功能安全的芯片。“飛思卡爾的應(yīng)用處理器和電源管理IC都符合ISO標準。這一趨勢也同樣在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場中得到驗證,比如電梯控制和機器人等。”閆子波表示。
 
安森美半導體應(yīng)用產(chǎn)品部AC-DC電源管理產(chǎn)品線總監(jiān)Tim Kaske則認為,物聯(lián)網(wǎng)的趨勢主要是為設(shè)備添加少量電源,這些設(shè)備過去可能沒有功率要求(圖1)。物聯(lián)網(wǎng)需要添加一個微處理器,而這是典型的低功率設(shè)備。其中一個很好的例子是咖啡壺或電飯煲。這類產(chǎn)品過去只需要足夠顯示時鐘的功率,而現(xiàn)在它們有無線連接,當咖啡煮好或飯煮熟時提醒消費者。
 
物聯(lián)網(wǎng)時代已來臨,需要怎樣的電源管理?
圖1:安森美半導體應(yīng)用產(chǎn)品部AC-DC電源管理產(chǎn)品線總監(jiān)Tim Kaske
 
能量收集技術(shù)大行其道
 
凌力爾特公司電源產(chǎn)品市場總監(jiān)Tony Armstrong則指出:“由于支持物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的無線傳感器激增,對于針對無線低功率設(shè)備而定制的小型、緊湊和高效率電源轉(zhuǎn)換器的需求也增大了。物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域最新出現(xiàn)的一個細分市場是可穿戴電子產(chǎn)品,從能量收集角度來看,這個細分市場尤其令人感興趣。
 
“可穿戴技術(shù)不僅面向人類,還有很多應(yīng)用是面向動物的。無論應(yīng)用目的是什么,這類設(shè)備大多數(shù)都需要一塊電池作為主電源。不過,對于面向人類的應(yīng)用而言,似乎不久就會出現(xiàn)可利用太陽能產(chǎn)生電力的面料。你可以把這種面料做成的衣服想象成‘供電’套裝!Dephotex公司就已經(jīng)開發(fā)出使光伏材料足夠輕、足夠柔和可以適合穿戴的方法。這種材料本身會將光子轉(zhuǎn)換成電能,然后用這種電能給用戶穿戴的各種不同電子設(shè)備供電,或者用來給這些設(shè)備的主電池充電,甚至兩種功能兼而有之。”
 
Maxim Integrated現(xiàn)場應(yīng)用技術(shù)團隊資深成員Damian Anzaldo談道,IoT電源管理的發(fā)展趨勢受IoT終端設(shè)備的影響。有些IoT應(yīng)用依賴于電池管理或能量收集;另一些應(yīng)用則由交流電網(wǎng)、直流總線供電或以太網(wǎng)供電。每種IoT設(shè)備的電源管理發(fā)展趨勢都與具體應(yīng)用相關(guān)。
 
物聯(lián)網(wǎng)時代已來臨,需要怎樣的電源管理?
圖2:Maxim Integrated現(xiàn)場應(yīng)用技術(shù)團隊資深成員Damian Anzaldo
 
在電池供電應(yīng)用中,一項重要的電源管理趨勢是高精度測定電池電量,并且功耗極低,占據(jù)的電路板面積非常小。另一種趨勢是將電源管理功能進行高密度模擬整合,實現(xiàn)IoT電源管理電路集成化(PMIC)。IoT PMIC優(yōu)化用于功耗敏感和空間受限的應(yīng)用。無線充電也將被用于眾多電池供電IoT設(shè)備,我們認為能量收集是一種重要的電源管理趨勢。為了從太陽能、射頻(RF)或熱電源收集能量,需要像MAX17710(圖3)這樣靜態(tài)電流僅1nA,同時可處理極不穩(wěn)定大動態(tài)輸入功率(1uW~100mW)的方案。
 
物聯(lián)網(wǎng)時代已來臨,需要怎樣的電源管理?
圖3:能量收集將成為IoT設(shè)備的重要電池管理方案
 
Cypress公司指出:“我們的主要目標是對于無線單元與物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點的集成電路電源管理(PMIC)。在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中,大量設(shè)備包括成千上萬的傳感器都要連接上網(wǎng)。這些設(shè)備的電源是能否大范圍連接上的關(guān)鍵所在。目前的方案是采取系統(tǒng)內(nèi)部的電源來操作。一般來說,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需要更小的尺寸所以對電源的體積大小也有限制。這種情況下就帶來了電池壽命與更換的問題。誰能忍受更換成千上萬的傳感器電池還要處理有毒的化學品?這個費用和工作量都是難以承擔的。”
 
Cypress的能源管理PMIC這個解決方案是將周圍的能源聚集起來,比如光、震動和熱量都能作為供應(yīng)系統(tǒng)的電源,而且能在較長時間里都減少電池的用量。Cypress正拓寬其能源管理解決方案的應(yīng)用范圍。該公司希望在未來的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中拓寬此解決方案的使用量。
 
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的幾個觀點
 
“物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新日益更多地由軟件來驅(qū)動而不是硬件。由于在應(yīng)用處理器和電源管理IC在處理器初期已經(jīng)充分驗證,采用應(yīng)用處理器和同一供應(yīng)商的電源管理IC,可以使開發(fā)者無需驗證硬件平臺而集中精力開發(fā)軟件。”閆子波談道,“針對飛思卡爾SafeAssure計劃重要部分的功能安全,飛思卡爾將繼續(xù)提供應(yīng)用處理器和電源管理IC作為整套方案,以滿足部分功能安全的要求。”
 
“在功率范圍的低端是能量收集系統(tǒng)的毫微功率轉(zhuǎn)換需求,例如物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中常見的能量收集系統(tǒng),這類系統(tǒng)必須使用電源轉(zhuǎn)換IC 處理非常小的功率和電流。這類功率和電流可能分別僅為數(shù)十微瓦和數(shù)十納安。”Tony則表示。
 
最新和現(xiàn)成有售的能量收集產(chǎn)品,例如振動能量收集產(chǎn)品和室內(nèi)或可穿戴光伏電池產(chǎn)品,在典型工作條件下產(chǎn)生毫瓦量級的功率。盡管這個量級的功率可能看似用途有限,但是能量收集器件在數(shù)年內(nèi)持續(xù)運行可能意味著,無論從所提供的能量還是從每能量單位的成本而言,能量收集技術(shù)與長壽命主電池都大致相同。此外,采用能量收集技術(shù)的系統(tǒng)一般能夠在電量耗盡后再充電,這種事情由主電池供電的系統(tǒng)是做不到的。不過,大多數(shù)解決方案都會將環(huán)境能源用作主電源,并用一塊主電池作為補充,如果環(huán)境能源消失或中斷,就切換到由主電池供電。
 
當然,能量收集電源提供的能量取決于該電源能夠運行多長時間。因此,比較能量收集電源的主要衡量指標是功率密度,而不是能量密度。能量收集電源提供的可用功率一般較小、可變且不可預測,因此常常使用結(jié)合能量收集器和輔助電源的混合結(jié)構(gòu)。輔助電源可能是一塊可再充電電池,或一個存儲電容器(甚至可能是超級電容器)。能量收集器(由于其能量供應(yīng)無限且功率不足)是系統(tǒng)的能源。輔助電力儲存器(或者是一塊電池,或者是一個電容器)產(chǎn)生較大的功率輸出,但是存儲較少的能量,在需要時供電,否則定期從能量收集器接收電荷。因此,在沒有環(huán)境能源可供收集的時候,必須用輔助電力儲存器來給下游電子系統(tǒng)或無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)供電。
 
“在有些領(lǐng)域,我們看到IoT正在蓬勃發(fā)展。在工業(yè)控制領(lǐng)域和聯(lián)網(wǎng)家居領(lǐng)域,有許多產(chǎn)品可歸類為IoT設(shè)備。工廠自動化領(lǐng)域使用的工業(yè)可編程邏輯控制器(PLC)通過I/O-link、HART及傳統(tǒng)的4-20mA電流環(huán)路支持與遠端測量和控制設(shè)備的云連接。SCADA工業(yè)控制系統(tǒng)是另一種形式的IoT,已經(jīng)被廣泛使用多年。”Damian則表示。
 
電源管理IC優(yōu)勢何在?
 
飛思卡爾非常關(guān)注產(chǎn)品的耐用、可靠的產(chǎn)品性能,這個理念貫穿于包括產(chǎn)品定義、測試過程和驗證的整個流程,飛思卡爾的電源管理IC具有很好的可靠性;可以組合其微控制器和網(wǎng)絡(luò)處理器產(chǎn)品組成完整方案,進行交叉銷售,幫助客戶設(shè)計所要求完美的嵌入式解決方案。飛思卡爾電源管理IC通過軟件配置輸出的上下電順序、電流輸出能力和電壓值。同時,其電源管理IC具有一流的輕負載效率,優(yōu)化系統(tǒng)功耗。
 
“凌力爾特的電源轉(zhuǎn)換IC提供必要的功能和性能,使這種功率值較低的能量收集系統(tǒng)能夠用于物聯(lián)網(wǎng)。”Tony說。
 
LTC3331是一款完整的能量收集調(diào)節(jié)解決方案。LTC3331的能量收集電源由一個接受AC或DC輸入的全波橋式整流器和一個高效率同步降壓型轉(zhuǎn)換器組成,從壓電(AC)、太陽(DC)或磁性(AC)能源收集能量。當可收集能量可用時,它提供高達50mA的連續(xù)輸出電流,以延長電池壽命。當用收集的能量向負載提供穩(wěn)定的功率時,該器件無需電池提供電源電流,當在無負載情況下由電池供電時,工作電流僅為950nA。
 
另一個例子是LTC3388-1/LTC3388-3。該器件是一款20V輸入同步降壓型轉(zhuǎn)換器,可提供高達50mA的連續(xù)輸出電流,采用3mm×3mm(或MSOP10-E)封裝。LTC3388-1/LTC3388-3在2.7V至20V的輸入電壓范圍內(nèi)工作,因此非常適合多種能量收集和電池供電物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,包括“保持有效”傳感器和工業(yè)控制電源。LTC3388-1/LTC3388-3采用同步遲滯整流,以在很寬的負載電流范圍內(nèi)優(yōu)化效率。該器件在15μA至50mA負載時能夠提供超過90%的效率,僅需要400nA靜態(tài)電流,從而能夠延長用作輔助電源的電池的壽命。
 
在移動領(lǐng)域,對于智能手機等設(shè)備,Maxim憑借擁有專利的ModelGauge技術(shù),成為PMIC和電池流量計領(lǐng)域的市場領(lǐng)導者。“我們正在將移動領(lǐng)域的優(yōu)勢擴展至IoT可穿戴設(shè)備市場,這點體現(xiàn)在MAX14676,這是一款適用于IoT可穿戴應(yīng)用的充電管理方案,例如健身手表。該器件的工作電流極低,集成了多片DC-DC穩(wěn)壓器、電池充電器,以及嵌入式ModelGauge電池電量計。MAX14676采用小尺寸42焊球WLP封裝,只有3.497mm×3.118mm大小。這種帶有嵌入式知識產(chǎn)權(quán)(IP)的高度模擬集成對于尋求最小電源方案的客戶非常有價值,使方案的功耗達到最低,以延長產(chǎn)品的工作時間。”Damian說。
 
在工業(yè)領(lǐng)域,Maxim在POL電源調(diào)節(jié)器和高壓降壓轉(zhuǎn)換器領(lǐng)域具有強大優(yōu)勢。許多工業(yè)應(yīng)用需要高電壓降壓轉(zhuǎn)換器,以較小的方案尺寸提供高效率。Maxim的喜馬拉雅系列60V降壓轉(zhuǎn)換器,如MAX17552,是第一款帶有內(nèi)部補償和同步整流的高壓降壓型電源方案。MAX17552的優(yōu)勢在于輸入電壓安全裕量,無需分立式肖特基二極管,具有較高的效率,無需外部補償元件。相對于最接近的競爭產(chǎn)品,該器件的效率提高8%,方案尺寸減小50%,外部元件數(shù)量減少75%。對于緊湊型及功耗敏感的工業(yè)IoT應(yīng)用,例如微型PLC和4-20mA環(huán)路傳感器,MAX17552提供了最優(yōu)化解決方案。
 
對于通信領(lǐng)域的電源產(chǎn)品,Maxim的POE電源控制器方案占有極為重要的位置,滿足POE+和即將施行的IEEE P802.3bt標準。利用有線LAN基礎(chǔ)設(shè)施實現(xiàn)供電和通信能力,使得POE成為IoT世界的一項重要技術(shù)支撐。Maxim最新發(fā)布的參考設(shè)計為POE供電的LED燈,該參考設(shè)計可通過Android或iOS智能手機應(yīng)用進行控制。參考設(shè)計演示POE在住宅和商業(yè)照明應(yīng)用領(lǐng)域的IoT能力。參考設(shè)計展示MAX5969A受電設(shè)備控制器、MAX15062降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器,以及MAX16832A高亮度LED驅(qū)動器。
 
“過去幾年安森美半導體一直專注于提升輕載和空載的能效。例如,過去為達到美國能源之星標準或歐洲行為準則認證,某些產(chǎn)品的空載待機能耗必須小于0.5瓦。這些標準的認證水平現(xiàn)已提高至小于0.1瓦,但安森美半導體的方案可低至0.01瓦。為解決這一挑戰(zhàn),安森美半導體已開發(fā)新的晶圓工藝技術(shù)及創(chuàng)新的電路以降低功耗。這技術(shù)能力讓我們令產(chǎn)品在低功率應(yīng)用中更具高能效。從技術(shù)角度來看,我們的一個關(guān)鍵優(yōu)勢是直接連接至高壓電源的能力。安森美半導體在高壓處理能力方面已是先鋒,提供多個器件和電路優(yōu)化用于感測輸入電壓同時將功耗降至最低。我們現(xiàn)在提供完整的解決方案,不僅在滿載時提供高能效電源,而且在低輸入電壓和輕載時智能地優(yōu)化功耗。”Tim表示。
 
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物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用電源設(shè)計的迫切需求
 
“物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用電源設(shè)計面臨著很多挑戰(zhàn),比如面積限制、高于90%的轉(zhuǎn)換效率、低功耗模式下的低漏電流和低靜態(tài)電流、散熱管理和設(shè)計的復雜性等等。”閆子波說,“最終的軟件編碼也會影響功耗的大小,因此在軟件完成之前在硬件優(yōu)化的電源性能不一定是最優(yōu)的設(shè)計。”
 
“在功率范圍的‘低’端,WSN、傳感器和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中的毫微功率轉(zhuǎn)換變得越來越常見,因此需要能夠用非常小的功率和電流工作的電源轉(zhuǎn)換IC。這些功率和電流常常分別為數(shù)十微瓦和數(shù)十納安。但是,工作在不到1μA電流的可用電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)品(包括電池充電器)卻極其有限。”Tony補充說。
 
Damian表示:“IoT可穿戴設(shè)備等移動應(yīng)用對功耗非常敏感,并且空間極為狹小。減小方案尺寸、降低物料清單(BOM)成本對于我們的客戶非常重要。我們的電源設(shè)計挑戰(zhàn)在于實現(xiàn)極高模擬整合水平的同時,將分立式無源元件的數(shù)量降至最少。另一項挑戰(zhàn)是優(yōu)化電源電路結(jié)構(gòu),實現(xiàn)最佳的電源效率。”
 
他認為,IoT設(shè)備的最大挑戰(zhàn)之一是電池壽命,其中許多設(shè)備的靜態(tài)電流非常低,以最大程度地延長充電間隔。在有些情況下,因為IoT設(shè)備“始終打開”,要求靜態(tài)電流極低。對于其它應(yīng)用,由于設(shè)備大部分時間處于休眠模式,所以靜態(tài)功耗非常重要。這些靜態(tài)電流遠遠低于傳統(tǒng)的智能手機,使得當今許多電源管理方案不太適合。
 
IoT領(lǐng)域的重要部分是與數(shù)據(jù)中心的云連接。IoT和大數(shù)據(jù)分析將明顯增大數(shù)據(jù)中心的能源需求。這意味著數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的電源方案必須解決高負載電流時的高功率密度。隨著數(shù)字處理器的工藝構(gòu)造達到28nm、速度提高至1GHz以上,直流電源轉(zhuǎn)換器必須支持低壓核電壓的較高負載電流,并提供卓越的瞬態(tài)響應(yīng)。此類應(yīng)用中的負載電流可達到150A@1.0V核心電源軌,瞬態(tài)達到30A/us。結(jié)合負載要求,數(shù)據(jù)中心電源管理方案必須提供最高效率,效率達到95%,以降低散熱和節(jié)省能源成本。對于為下一代數(shù)據(jù)中心服務(wù)器應(yīng)用開發(fā)POL電源方案的IC設(shè)計者,面臨多項挑戰(zhàn)。
 
車聯(lián)網(wǎng)的涌現(xiàn)使得汽車成為另一個重要的IoT市場。車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的強大市場驅(qū)動在于對信息娛樂系統(tǒng)、駕駛者安全和無線云連接的旺盛需求。汽車IoT市場帶來了獨特的電源設(shè)計挑戰(zhàn)。無線音響單元中的半導體部件成指數(shù)增長,其中包括了汽車中不同的電子子系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)要求電源管理IC必須能夠應(yīng)對嚴苛的設(shè)計挑戰(zhàn),例如負載沖擊瞬態(tài)(高達42V)、冷啟動條件下工作(低至5V)、電磁干擾(AM波段)、寬工作溫度(高達+105°C)、超低待機電流,以及優(yōu)異的電源轉(zhuǎn)換效率。為克服艱難的設(shè)計挑戰(zhàn),模擬電源公司需要采用正確的技術(shù)組合、IC工藝,以及具有產(chǎn)品定義經(jīng)驗的IC設(shè)計天才。
 
Tim則認為:“物聯(lián)網(wǎng)電源設(shè)計的最大挑戰(zhàn)是參與并支持可能對電源管理不熟悉的不同設(shè)計群組。雖然電源方案看似簡單,但它的確需要模擬電源設(shè)計的專知以完成強固的方案,同時也以高性價比的方式符合終端產(chǎn)品的需求。為此安森美半導體提供在線工具,如GreenPoint,客戶可在構(gòu)建一個硬件的實施前建立并仿真他們的設(shè)計。”
 
應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)需求量身打造最新電源管理
 
“新的產(chǎn)品會采用更小的封裝、更高效的架構(gòu)和實施措施。代碼編寫完成并就位后,可以靈活地配置軟件代碼來優(yōu)化電源。”閆子波說,“在2015年6月下旬舉行的美國飛思卡爾技術(shù)論壇上,我們將推出PF3000電源管理IC,來配合超低功耗的Cortex A7內(nèi)核處理器產(chǎn)品系列(圖4)。它還能給新一代i.MX系列應(yīng)用處理器供電。”
 
物聯(lián)網(wǎng)時代已來臨,需要怎樣的電源管理?
圖4:飛思卡爾PF3000電源管理IC
 
此外,PF3000電源管理IC非常適合Cortex A9內(nèi)核產(chǎn)品系列,特別是i.MX 6系列成員,包括i.MX 6Solo、i.MX 6SoloLite和i.MX 6SoloX。
 
飛思卡爾不斷創(chuàng)新推出進一步小型化的產(chǎn)品,以支持物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新。飛思卡爾將繼續(xù)認證符合功能安全ISO標準的新產(chǎn)品。該公司下一步設(shè)計將繼續(xù)增強集成度,實現(xiàn)更低功耗、更低的靜態(tài)電流和多相輸出能力。
 
“為了幫助設(shè)計師應(yīng)對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要較低功率轉(zhuǎn)換的挑戰(zhàn),凌力爾特公司一直在開發(fā)具備必要性能特點以滿足這類應(yīng)用需求的電源轉(zhuǎn)換和管理IC。這些IC的一些特色和功能包括:低備用靜態(tài)電流——一般低于6μA,可低至450nA;低啟動電壓——低至20mA;高輸入電壓能力——高達34V連續(xù)和40V瞬態(tài);能夠接受AC輸入;多路輸出能力和自主的系統(tǒng)電源管理;面向太陽能輸入的最大功率點控制(MPPC);解決方案占板面積緊湊,所需外部器件最少。”Tony說。
 
“對于IoT電源領(lǐng)域,Maxim具有獨特的綜合優(yōu)勢:豐富的產(chǎn)品、IP算法、封裝技術(shù)、制造工藝及終端設(shè)備知識,以及卓越的設(shè)計、產(chǎn)品定義和應(yīng)用工程天才。得益于以上因素,Maxim能夠整合各種技術(shù)優(yōu)勢,解決IoT領(lǐng)域面臨的各種電源設(shè)計挑戰(zhàn)。”Damian指出,“以移動IoT領(lǐng)域為例,我們能夠整合多種不同的電源和電池管理功能,例如多個開關(guān)模式POL電源、多個線性調(diào)節(jié)器、電池充電、電池電量計以及USB-AC適配器智能電源開關(guān)。此外,我們能夠集成耳麥音頻放大器、揚聲器音頻放大器、混合信號ADC/DAC通道、GPIO和實時時鐘功能。這是Maxim整合多種學科來集中解決客戶奇特需求的一個例子,例如方案尺寸和BOM成本。”
 
為延長IoT設(shè)備中的電池壽命,MAX14676優(yōu)化用于在極低工作電流下提供高效率。器件集成ModelGauge算法,能夠為當前可用的任何方案提供最高精度的電量計量,有效延長電池壽命。高準確度使其能夠在較深放電水平下可靠工作。
 
MAX16993為汽車PMIC,解決了無線音響單元設(shè)計問題。MAX16993的效率超過90%,集成了解決負載沖擊、冷啟動、EMI、溫度范圍及待機電流所需的全部功能。這是Maxim充分利用IC工藝、設(shè)計天才和產(chǎn)品定義知識來解決IoT挑戰(zhàn)的例子。
 
“我們正借助專門設(shè)計PMIC的專業(yè)技術(shù)來設(shè)計復雜的電路,以此滿足系統(tǒng)的要求。能源管理系統(tǒng)就是其中一個解決方案。”Cypress公司談道。
 
Cypress面向能量收集的電源管理IC有兩款:用于光/振動能量采集的超低功耗降壓電源管理IC——MB39C811,和用于光電/熱電能量采集的超低輸入升壓電源管理IC的MB39C831(圖5)。
 
物聯(lián)網(wǎng)時代已來臨,需要怎樣的電源管理?
圖5:MB39C811/831能量收集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
 
MB39C811包括低功耗的全波橋式整流器,以及比較器方式的高效率降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器。它為高輸出阻抗的能量源(如壓電換能器)提供能量采集解決方案。
 
MB39C811能夠選擇8個預置的輸出電壓,并能提供高達100mA的輸出電流。
 
MB39C831則是一個高效率同步整流升壓直流/直流轉(zhuǎn)換器IC,它能夠有效地將從光電器件(包括單串或多串)或從熱電器件(TEG)獲取的能量提供給鋰離子電池。
 
它具有調(diào)整DC-DC轉(zhuǎn)換器輸出,使光電器件能夠工作在最大功率點的功能(MPPT:最大功率點跟蹤),并具有安全地給鋰離子電池充電的保護功能。它可以從0.35V的低輸入電壓起動,適用于使用單串光電器件作為輸入的應(yīng)用。
 
“我們計劃推出第二代電源管理PMIC,它會顯著減少電源損耗量與操作中的電壓。這樣才能讓小傳感器模塊與小太陽能電池相結(jié)合。”Cypress公司補充說。
 
“安森美半導體正為低功率應(yīng)用創(chuàng)建更多的參考設(shè)計和支持工具。我們的在線設(shè)計工具每月完成2,000多個設(shè)計。這令設(shè)計工程師有經(jīng)證實的方案作為起點,利用可用設(shè)計以確保他們不會延遲生產(chǎn)其核心終端產(chǎn)品。系統(tǒng)級方案可在實施硬件前被修改和優(yōu)化。安森美半導體還有強大的現(xiàn)場支援工程團隊、在線技術(shù)幫助和區(qū)域技術(shù)專家在客戶的設(shè)計流程中幫助他們。從我們客戶的反饋,已證實安森美半導體的仿真和設(shè)計流程已為他們節(jié)省了數(shù)周至數(shù)月的產(chǎn)品開發(fā)周期。
 
“安森美半導體將推出更多低功率產(chǎn)品如NCP1060、NCP1070,將脈寬調(diào)制(PWM)控制器和MOSFET集成到單個封裝中。我們的集成轉(zhuǎn)換器減少了元器件總數(shù)量,且更易于實現(xiàn)設(shè)計。這類典型的電源產(chǎn)品可減少一半的總元件數(shù),并減少1/4的產(chǎn)品尺寸/重量。安森美半導體還提供初級端穩(wěn)壓產(chǎn)品如NCP1360,更進一步減少元器件,應(yīng)對空間受限的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的要求。它無需光耦這種典型的在系統(tǒng)中MTBF(平均故障間隔時間)最低的元件,從而成為更強固的電源。安森美半導體正定期增加數(shù)字含量嵌入到我們的模擬控制器和轉(zhuǎn)換器,以令產(chǎn)品更通用,從而更適合快速演變的市場如物聯(lián)網(wǎng)。數(shù)字部分的可編程性使我們能快速提供新的產(chǎn)品配置,因應(yīng)將來電源需求的變化。”Tim最后表示。



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