隨著物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 技術(shù)減少外形尺寸和功耗，許多新的電池供電應(yīng)用已成為可能。 例如，遠(yuǎn)程“智能農(nóng)業(yè)”土壤濕度傳感器的無線讀數(shù)正在幫助農(nóng)民提高產(chǎn)量，并使他們的農(nóng)場更加環(huán)保。 在龐大的存儲設(shè)施中，無線傳感器定期發(fā)送溫度測量值，幫助倉庫操作員保持適合所存儲貨物類型的操作條件。 雖然這些創(chuàng)新很有價(jià)值，但支持其運(yùn)行的功能也是其最大的缺點(diǎn)——電池電量。 如果沒有它，就不可能在地理上偏遠(yuǎn)的位置定位傳感器，因?yàn)橥ǔ]有替代的固定電源可用，而且安裝一個(gè)電源的成本將高得令人望而卻步。我們將展示物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備操作如何損害電池容量，然后介紹 Nexperia 開發(fā)的用于延長電池壽命的開創(chuàng)性 IC，從而減少更換電池的頻率。

脈沖操作會降低電池電壓

溫度、壓力和濕度等環(huán)境變量通常變化非常緩慢，因此不需要經(jīng)常測量——也許只需每隔幾個(gè)小時(shí)測量一次。 類似地，許多安全攝像機(jī)僅在檢測到所監(jiān)視位置的移動時(shí)才需要捕獲和傳輸視頻信號。 因此，這些設(shè)備的大部分工作時(shí)間都處于待機(jī)或睡眠模式，僅定期喚醒以記錄和傳輸讀數(shù)或視頻流。 此外，長時(shí)間處于睡眠模式有助于節(jié)省電量（僅消耗幾微安），并且它們可以使用鋰一次紐扣電池（如 CR2032）或鋰亞硫酰氯（如 LS14250）運(yùn)行數(shù)年。 不可充電鋰原電池具有高能量密度和長保質(zhì)期。

對于鋰原電池來說，睡眠模式不是問題。 然而，當(dāng)設(shè)備的微控制器、傳感器和無線電（LoRa、Wi-Fi、Zigbee）全部通電時(shí)，偶爾出現(xiàn)的周期性短突發(fā)活動（脈沖模式）會出現(xiàn)問題。 這些突發(fā)僅持續(xù)幾毫秒，消耗數(shù)十至數(shù)百毫安的電流，對紐扣電池造成極大的壓力。 紐扣電池制造商以相對較低的標(biāo)準(zhǔn)電流消耗 (<1-3 mA) 評價(jià)這些產(chǎn)品的使用壽命。 在這種短暫的高電流脈沖模式下長時(shí)間使用會損害電池的整體容量（壽命），同時(shí)會導(dǎo)致重負(fù)載期間電壓顯著下降，可能導(dǎo)致電壓對于其供電的應(yīng)用來說太低。

智能電池升壓IC保持恒定電壓水平

Nexperia 的 NBM7100A/B 和 NBM5100A/B 是革命性的新型電池管理 IC，可將典型鋰紐扣電池的使用壽命延長一個(gè)數(shù)量級 (10 倍)，同時(shí)將脈沖負(fù)載可用的峰值輸出電流提高多達(dá) 25 倍。 這些 IC 包含兩個(gè)高效 DC/DC 轉(zhuǎn)換級和一個(gè)智能學(xué)習(xí)算法。 第一轉(zhuǎn)換級以低速率將能量從電池傳輸?shù)诫娙荽鎯υ?第二級利用存儲的能量提供穩(wěn)定的（可編程范圍為 1.8V 至 3.6V）高脈沖（高達(dá) 200mA）電流輸出。 智能學(xué)習(xí)算法監(jiān)控重復(fù)負(fù)載脈沖周期期間使用的能量，并優(yōu)化第一級 DC-DC 轉(zhuǎn)換，以最大限度地減少存儲電容器中的殘余電荷。 當(dāng)不執(zhí)行能量轉(zhuǎn)換周期（待機(jī)狀態(tài)）時(shí)，這些器件的功耗低于 50 nA。

當(dāng)電池接近使用壽命時(shí)電壓較低并且電池的化學(xué)恢復(fù)時(shí)間較長時(shí)，欠壓保護(hù)會抑制存儲電容器的充電周期。 當(dāng)電池達(dá)到其功能終點(diǎn)時(shí)，“低電量”指示器會向系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)。 包含一個(gè)串行接口，用于由系統(tǒng)微控制器進(jìn)行配置和控制：“A”版本中為 I2C，“B”版本中為 SPI。 除了電流負(fù)載外，極端溫度也會對電池性能和壽命產(chǎn)生不利影響。 NBM 器件可在較寬的工作溫度范圍（-40 °C 至 85 °C）下運(yùn)行，使其同樣適用于環(huán)境條件不可預(yù)測的室內(nèi)和惡劣的室外工業(yè)應(yīng)用。 NBM5100A/B 和 NBM7100A/B 具有新穎的兩級能源管理方法、智能學(xué)習(xí)算法和低待機(jī)電流，有助于延長無線物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的電池壽命，同時(shí)降低與電池更換相關(guān)的維護(hù)成本。