2020

07/08

星期五

Atmosic 全球最低功耗 BLE 5.0 SoC 能量收集技术助力 IoT 产业实现永久续航

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Atmosic BLE SoC纤细小巧的设计解决了电池问题,它通过收集环境中的RF射频能量来支持设备更快地连接并通信。开发人员可以根据自己的电路尺寸、组件数量、设计复杂性、附加认证要求以及上市时间等要求来选择最符合的低功耗BLE解决方案。

能量收集

自然环境中富含可再生能源,我们可以从不同的可再生能源中(如动能,热能,化学能,电磁能和太阳能)获取能量。 而融合了能量收集特性、组件和电路设计经过优化的BLE SoC解决方案可以完美替代通用的一次性电池、充电电池和其他需供电耗电维持设备运行的传统方案。

适用于IoT设备供电的可再生能源是多种多样的。 RF(射频)能包含了广泛的电磁波频率,比如大家熟知的能够产生高达10 mW功率的915 MHz和2.4 GHz频段。 能量接收端和蓝牙射频互相独立,可以让我们对RF能源进行分段使用,是产品标签和电子货架标签以及家居自动化和楼宇自动化等应用的理想选择(如下图所示)。

通过太阳能面板收集光能时,面板越接近光源,面板收集区域越大,可从1cm²到更大面积。 这种能量收集方案是室内和室外应用的理想选择。而在连续或偶尔动作的场景中可以对机械能量进行采集转化使用。拥有机械能收集功能的产品应用附近产生了机械运动,例如单击,就可以收集并转化能量为BLE信标供电。

对热能进行收集的原理是基于温度变化产生的热梯度(温度递增或递减),温差产生的能量可以收集转化为设备正常运行所需的电能。 根据这个原理,Atmosic与Matrix Industries合作并成功研发出一种能产生约10 mW功率的热电发电机。热能供电的应用范畴包括,可穿戴设备,追踪设备,农业、家居和楼宇自动化系统等。

Atmosic 解决方案

Atmosic已经用了几年的时间来开发解决方案,希望能从根本上减少IoT设备对电池的使用依赖,同时可以解决数十亿无线传感器网络(WSN)设备的持续供电问题。 BLE 5.0就是支持这些解决方案实现的最佳技术标准。

Atmosic 的M2系列SoC解决方案符合Bluetooth 5技术标准,并具备全球最低功耗和按需唤醒射频技术,能将使用电池供电的IoT设备功耗降低10倍到100倍。

M2 系统示意图 (来源: Atmosic Technologies)

M2系列解决方案适用于可穿戴设备、个人追踪器和资产追踪器、信标、遥控器和定位设备等应用。 该系列提供了闪存和非闪存类型,以及5×5四方扁平无引线(QFN)和6×6双行QFN(DRQFN)封装方式。 电源管理单元(PMU)能够为内核和I / O提供稳定的电源。

Atmosic M3系列SoC解决方案与M2系列一样,以Bluetooth 5技术为基础,对超低功耗射频和按需唤醒技术进行了增强,除此之外M3 SoC增加了可控能量收集技术,支持IoT设备无源状态下的正常运行。 M3系列也同样提供闪存和非闪存类型选项以及5×5 QFN和6×6 DRQFN封装方式。

M3 系统示意图 (来源: Atmosic Technologies)

M3的可控能量收集功能可以利用来自RF、光伏、机械和热源的能量来实现无源的IoT设备运行。 BLE 5.0支持百米范围内的可控能量收集,主机可以远程收集所需能量并转化为电力。

RF唤醒接收器设计初衷是在SoC其他组件仍处于超低功耗待机状态下时,接收器能够独立查找并接收传入的寻呼或唤醒信号。 它主要用于短距离接收来自蓝牙设备、移动电话或专用发射器的可配置信号。

Atmosic团队在解决方案设计上采用了三种技术特征:超低功率射频,按需唤醒,可控能量收集。 这些技术应用能够将功率降低到一定程度,现在能量收集已经成为符合标准的IoT无线设备的可行电源来源。

为了实现按需唤醒功能,Atmosic为射频信号设置了两组收发器,或者被称为“两对耳朵”。 第一对耳朵拥有最轻量的“射频意识”,当这一组超低功耗的收发器感应到RF信号流时就会被唤醒并告知第二对耳朵; 第二对耳朵是功能较多、功耗较大的深度睡眠收发器,经常保持关闭状态,仅在接收到第一组传输的信号预警时才醒来并完成工作。

Atmosic的可控能量收集功能将电池性能提升到了一个新的高度,让系统对环境中的能量进行收集和转化。 在能量转化的同时,维持系统稳定工作,从而最大程度地降低系统对电池的依赖性。

Atmosic与Tonly Electronics的最新合作包括TBMO2 BLE模块的开发,该模块将集成应用Atmosic 的M2 BLE SoC解决方案。 Atmosic首席执行官David Su表示:“我们研发的M2系列方案将利用’永久’电池寿命的特点彻底改变IoT市场现状。我们也很荣幸能够为设备制造商提供先进的最低功耗和按需唤醒技术,帮助他们更快更好的开发包括智能家居产品、可穿戴设备、消费电子产品在内的智能设备。”

Atmosic按需唤醒功能专为始终处于打开状态且处于连接状态的设备而设计,这样应用程序在接收传入信号时只需要消耗很少的功率来唤醒设备运行,从而减少废旧电池对环境的污染。

使用传统SoC设计的IoT设备需要消耗更多的功率并且需要经常更换供电电池,而内置了TBMO2的设备,它们的电源续航时间能够完全覆盖设备的使用周期。 这将使得基于TBMO2电源管理的IoT设备在初次安装和后续维护中具备可用性和更高的经济效益。

更多关于Atmosic的M2和M3系列的特性,敬请持续关注。

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