延長(zhǎng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的電池壽命

隨著世界不斷發(fā)展以保持萬(wàn)物互聯(lián)，無(wú)線(xiàn)傳感器在物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 市場(chǎng)中變得越來(lái)越流行。物聯(lián)網(wǎng)存在多種定義，但其中一種只是簡(jiǎn)單地將其定義為通過(guò)使用遠(yuǎn)程傳感器測(cè)量環(huán)境來(lái)與我們的周?chē)h(huán)境保持同步。

大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序以突發(fā)模式運(yùn)行，系統(tǒng)大部分時(shí)間都處于休眠狀態(tài)。由于這種占空比系統(tǒng)行為，睡眠電流在確定系統(tǒng)如何節(jié)省電池電量和延長(zhǎng)設(shè)備壽命方面變得極為重要。近年來(lái)，技術(shù)改進(jìn)已導(dǎo)致系統(tǒng)睡眠電流大幅降低至僅幾十納安，但還有更大的潛力將系統(tǒng)功率驅(qū)動(dòng)得更低。

低功耗系統(tǒng)定時(shí)器對(duì)占空比或電池供電的應(yīng)用程序尤其有益，例如物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序中的應(yīng)用程序。這就是 TI 推出TPL5110和TPL5010低功耗系統(tǒng)定時(shí)器的原因。通常在此類(lèi)系統(tǒng)中，微控制器的內(nèi)部定時(shí)器用于系統(tǒng)的占空比;然而，即使在低功耗或睡眠模式下，微控制器 (MCU) 仍然可以使用幾微安。

TPL5110納米定時(shí)器是一種低功耗定時(shí)器，帶有集成MOSFET驅(qū)動(dòng)器，設(shè)計(jì)用于占空比或電池供電應(yīng)用中的功率選通。TPL5110僅消耗35毫安，可啟用電源線(xiàn)，并在睡眠期間大幅降低整個(gè)系統(tǒng)的待機(jī)電流。這樣的節(jié)能使能量收集或無(wú)線(xiàn)傳感器應(yīng)用能夠使用更小的電池。TPL5110提供從100 ms到7200 s的可選定時(shí)間隔，專(zhuān)為功率選通應(yīng)用而設(shè)計(jì)。此外，TPL5110具有獨(dú)特的一次觸發(fā)功能，定時(shí)器僅為MOSFET供電一個(gè)周期。TPL5110采用6引腳SOT23封裝。

●特性：

■電源電壓范圍為1.8V至5.5V

■電壓為2.5V時(shí)，電流消耗為35nA(典型值)

■可選計(jì)時(shí)間隔：100ms至7200s

■計(jì)時(shí)器精度：1%(典型值)

■可通過(guò)電阻選擇時(shí)間間隔

■手動(dòng)為MOSFET上電

■單次觸發(fā)功能

僅消耗 35 nA 電流的新定時(shí)器可以周期性地中斷系統(tǒng)，從而大幅降低睡眠期間的整體系統(tǒng)待機(jī)電流。這種省電方式可以使用更小的電池，使其適用于能量收集或無(wú)線(xiàn)傳感器應(yīng)用。定時(shí)器提供從 100 ms 到 7200 s 的可選定時(shí)間隔，專(zhuān)為占空比應(yīng)用而設(shè)計(jì)。

TPL5010通過(guò)在每個(gè)可編程延遲周期內(nèi)向 MCU 發(fā)送喚醒信號(hào)來(lái)運(yùn)行。當(dāng) MCU 與TPL5010一起工作時(shí)，它可以通過(guò)關(guān)閉其內(nèi)部定時(shí)器在更低功耗的睡眠模式下運(yùn)行。此外，集成的看門(mén)狗功能不斷檢查系統(tǒng)的MCU，確保了高可靠性。(有關(guān)此看門(mén)狗功能的更多信息，請(qǐng)查看數(shù)據(jù)表。)

另一方面，TPL5110通過(guò)驅(qū)動(dòng)外部金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (MOSFET) 對(duì)系統(tǒng)電源進(jìn)行電源門(mén)控，從而實(shí)現(xiàn)更大的節(jié)能。除了這種正常的占空比定時(shí)功能外，TPL5110還可以在“單次”模式下運(yùn)行。在單次模式下，定時(shí)器可以驅(qū)動(dòng) MOSFET 一個(gè)周期。再加上手動(dòng)復(fù)位功能，這兩個(gè)特性使TPL5110成為小型低成本解決方案，非常適合任何簡(jiǎn)單的加電應(yīng)用，無(wú)需 MCU。

讓我們看一個(gè)簡(jiǎn)短的應(yīng)用示例。

在使用濕度和溫度傳感器監(jiān)測(cè)環(huán)境的應(yīng)用中，通常每分鐘進(jìn)行一次測(cè)量。這意味著占空比將在大約 1 秒內(nèi)處于活動(dòng)狀態(tài)，并在關(guān)閉或休眠模式下保持 59 秒。現(xiàn)在正常情況下，MCU可以控制系統(tǒng)時(shí)序;但是如果單片機(jī)的休眠電流為120 μA，系統(tǒng)就會(huì)燒掉多余的電流。使用TPL5110，我們?cè)陉P(guān)閉模式下的工作電流僅為 35 nA，幾乎降低了 3,500 倍。