2021

17/06

星期四

绅聚科技全球首发采用无线供电的BLE应用方案

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2021年6月,绅聚科技展示了一项基于Atmosic M3 SOC系列能量收集技术的应用 ,此应用方案利用环境中射频载波信号,实现远距离无线供电,从而让BLE终端设备在无电池的情况下,能够长时间稳定工作。

                                 

                        (系统框架图)

基于无电池的应用场景,绅聚科技采用了 915MHz射频IC,在功率放大芯片以及滤波器的组合下,作为射频源, 同时对多个 BLE终端进行远程供电。

在接收端,绅聚科技采用了全球最低功耗 BLE 5.0 SOC——Atmosic M3系列ATM3202芯片作为BLE终端,并收集射频能量。

射频源和 BLE 终端设备如下图:

           

                  ( BLE终端)                                 (915MHZ RF信号源)

50cm*50cm*60cm的展示架内放置9个BLE终端,射频源由充电宝进行供电,近距离观察BLE终端的红色LED,可以观察到这9个LED灯陆续闪烁,同时通过手机APP(如lightblue/nrfconnect)搜索BLE终端广播数据,可以正确获取对应设备名(xx_ShenJu)。

                    

                                     (完整的展示柜)                                               (手机搜索情况)

  

Atmosic M3系列能量收集原理

PMU电源管理有两个采集输入pin脚——HARV1_IN脚和HARV_OUT脚,其中HARV1_IN脚用于连接天线,电池VBAT和电容VSTORE是独立的储能元件,使芯片内的PMU可以从中提取的电能。

当前方案中, BLE芯片依靠天线收集能量来维持运行,并将多余能量存储到VSTORE端的储能电容。在能量收集不足的时期,PMU将使用VSTORE上的电能,直到VSTORE电压值低蓝牙工作的阈值为止。

ATM3202管脚定义)

 

 

                                           ( BLE芯片框图)

 

射频源发出射频信号后,BLE SOC ATM3202 芯片管脚 HARV1_INP 和 HARV1_INN 的电路通过天线进行能量收集,储能电容电压上升,处在超低功耗待机状态的 ATM3202 芯片被唤醒开始工作。在此方案应用展示过程中,这时 BLE 终端将启动广播功能,并控制 LED 闪烁,同时用户 通过手机 APP 就可以获取到这些广播数据。

 

用户最关心的问题应该是,射频供电距离能达到多远呢?

以射频源发射功率为 36dBm为例,915MHz的信号源,可以维持BLE终端在5米距离工作。射频源供电距离与功耗的关系如图:

                                                

横轴为射频能量收集距离,纵轴为射频能量收集功率

 

绅聚科技基于 Atmosic M3 系列 BLE SOC 的射频能量收集应用方案,能够完美实现 BLE 无电池应用场景。实际生活中,射频能量有着丰富的获取途径,比如移动电话、发射基站或者蓝牙设备等。而射频能量收集技术方案既能够帮助降低项目运维成本,也提高了IoT设备的能源使用效率,普遍适用于要求超低功耗、低电压的电子电路以及实际应用中不易更换电池的系统和设备。因此,在IoT传感器 、信标、健康监测等 AIoT设备以及在工业和电力检测设备中,无源BLE应用必会成为一种趋势。


 更多关于 Atmosic的M2和M3系列的特性,敬请持续关注。

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