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IoT终端功耗优化之路:uA级电流时90%效率DC-DC的测评_电流_功耗

萌界大人物 2025-01-22 04:23:39 0

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美股4次熔断,疫情让股神巴菲特也感叹「活久见」;但疫情期间网上流传的一个视频爆表了:被防护服包裹的年夜夫戴着智能头盔,把实时影像直接传到后台的专家会诊团队;机器人不知疲倦地在给每个病房送药;无人机在空中提醒着聚拢的人群; 更有小萌机器人帮主人上街买菜…

这次疫情,让我们重新认识了,物联网和人工智能潜在的巨大市场代价!
或许,股神鹰一样的眼神,也在这个市场中寻求最大的潜力股。
我们可以任意猜想,他的下一目标是在哪里呢?

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优化物联网终端和智能设备的功耗和续航能力是产品成功的关键,特殊是运用于超长年限和难以掩护的物联网运用处景。

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(图片来自网络侵删)

如埋在水泥下的停车场感应装置、远洋海洋水文和气候监测系统。
掩护大略、但数量巨大的物联网场景、如智能电表、水表、气表等千家万户的场景。

功耗和续航性能也不容忽略,由于掩护本钱同样让企业难以承受。

无线性能和功耗测评是物联网终端产品设计验证的主要事情,也是最随意马虎涌现问题的环节。

在2月份是德科技"大众年夜众号给大家分享了《物联网产品的研发测试整体方案》文章,给工程师小伙伴们先容了这套研发神器,全面评估产品的射频特性和功耗,估计大家还影象犹新。

本日,我们来更深入地谈功耗问题。
过去两年,我们帮助了浩瀚工程师做事评估了他们的产品功耗,包括终端、器件模块、芯片、运营商等等,哀求也是千差万别,真可谓八仙过海各显神通。
但万变不离其宗,我们概括总结为“功耗优化的三件套”思维。

因此,工程师小伙伴们要设计出长续航韶光的产品,考虑不仅有硬件设计,还要有软件和电池。

我们来看下图,这是一个范例的物联网终真个电流事情状态,我们依次给伙伴们三个提示:

第一个提示:

从图上可以看出,物联网终真个电流以极低的占空比的脉冲电流形式涌现,均匀电流只有8uA,但峰值电流高达11mA,而涌现峰值电流时,由于电池内阻的影响,电池的端电压会有明显的低落。
以此类推,如果峰值电流更高,如智能门锁开锁瞬间,电流可能大于1A,智能机器人可能峰值电流更高,这样就会造成电池端电压更大的跌落,从而触发关机。

因此,这是第一个提示:如果只按照均匀电流事情电流和电池标称电量来预估续航韶光,很可能会是南辕北辙。

第二个提示:

物联网的功耗还与以上电流脉冲的涌现的频率直接干系,而这些脉冲频率、进入PSM超级省电模式,唤醒周期等均由软件工程师设定的时钟(Timer)决定。
如上图所示,NB-IoT两次PSM唤醒韶光间隔最长可达310小时,Timer周期越长、当然就越省电。

以是,第二个提示是:软件工程师帮你优化功耗更省力!

第三个提示:

下面进入第三个提示:正是由于物联网终端大多韶光都在休眠和省电模式,以是就有人想到了设计纵然在超低功耗(uA微安级电流输出)时,也能实现高达90%效率的DC-DC电源模块,真可谓“武装到牙齿”!

相信这点会颠覆大家利用电源管理芯片或模组的认识:绝大部分研发工程师更关心的是高功率下的效率,险些不太在意微功率时的效率。
但物联网终真个耗电特色是高达99.99%韶光都在uA微安电流,效率低的电源模块必将花费更多的电池能量。

更大的寻衅是如何丈量评估这种微功率DC-DC电源产品:如何实现nA纳安级待机电流和接管uA级电流的精确拉载?

这便是第三个提示:适用于微功率DC-DC评估测试的方案。

适用于微功率DC-DC评估测试的方案

方案#1:

直流源剖析仪N6705C+N6784A源表模块

如前所述,N6705C直流源剖析仪配备N6781A模块,是大家熟知的物联网终端功耗剖析的行业标杆。
但针对uA微安电流的拉载,N6784A模块具有更低的电流设定量程,其分辨率0.1uA电流输出,同时可丈量低至8nA的电流丈量。

方案#2:

B2902A/B2912A双通道SMU源表

B2900系列源表定位为二极管、三极管等半导体器件测试的平台,具有低至10fA(10-5 nA)分辨率,同时B2902A/B2912A双通道单台仪表即可完成DC-DC的丈量。

点击文末“扩展链接”您可以不雅观看3段实测视频!

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