延長物聯(lián)網(wǎng)設備的電池壽命

隨著在家庭和建筑物中安裝更多智能設備，無線傳感器越來越受歡迎。電池供電的無線設備幾乎可以在任何地方輕松安裝，但從易用性或成本角度來看，頻繁更換電池并不理想。

例如，如果我們使用無線傳感器節(jié)點改造商業(yè)建筑以將其轉變?yōu)橹悄芙ㄖ瑒t可能需要安裝數(shù)千個無線傳感器節(jié)點，這些節(jié)點與恒溫器、煙霧和火災探測器等各種設備相連。由于將電源電纜連接到每個節(jié)點是不切實際的，因此電池是必要的電源。然而，當需要更換這些無線傳感器節(jié)點中的數(shù)千個電池時，會產生巨大的勞動力成本。

我們可以通過采用占空比方法來延長物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 傳感節(jié)點的電池壽命。這是節(jié)點通電的地方，記錄傳感器的測量值，將該數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)街醒爰€器或網(wǎng)關，然后通過低功耗模式或負載開關自行關閉。但是，某些應用程序（例如星型網(wǎng)絡或某些藍牙® 設備）如果必須喚醒才能傳輸或傳遞消息，則它們無法長時間保持低功耗模式。

當智能設備需要更多功率來運行電機（例如智能鎖或智能通風口）時，電池壽命更多地取決于如何產生更高的功率來運行電機，而不是運行無線電所需的較低功率。德州儀器 (TI) 有兩個獨立的參考設計，分別用于演示智能鎖和智能通風口應用。該智能鎖參考設計啟用5年以上的電池續(xù)航時間4個AA電池和智能減震控制與壓力，濕度和溫度參考設計HVAC診斷展示 TI 的高效 DC/DC 降壓拓撲與 DRV8833 低壓電機驅動器配對。這些參考設計通過為應用選擇更高效的電源拓撲（在本例中為高效降壓轉換器 TPS62745）以及通過延長藍牙低功耗連接事件的占空比來實現(xiàn)更長的電池壽命。

圖 1：智能風門控制參考設計框圖

DRV8833 直接由電池供電，而系統(tǒng)的其余部分則由降壓輸出軌供電。在無線電傳輸期間，降壓器在 9.1mA 時的效率超過 90%。與其他拓撲相比，高效降壓可延長整個系統(tǒng)的電池壽命。

例如，智能風門控制參考設計使我們能夠改變通風口的百葉窗位置。管道空氣壓力和溫度可以通過算法實現(xiàn)自動化，這反過來又可以在家中實現(xiàn)按需控制的通風。壓力和溫度傳感器可實現(xiàn)供暖、通風和空調 (HVAC) 系統(tǒng)組件監(jiān)控，并可幫助確定維護計劃。如果通風口之間存在溫度或壓力差，船上的算法可能會提示需要更換過濾器并通知房主。該設計還可用作商業(yè)應用中的可變風量控制器。

隨著無線智能傳感設備變得依賴電池，電源拓撲對于在簡單的電機控制設計和“永遠在線”應用中實現(xiàn)長電池壽命變得更加重要。