0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

圣杯是无线联接使用的纽扣电池使用寿命达10年

安森美 来源:安森美半导体 作者:安森美半导体 2020-09-03 10:14 次阅读

对于许多小的、便携式物联网(IoT)应用,“圣杯”是无线联接使用的纽扣电池使用寿命达10年。

这并非易事,因为大多数便宜的纽扣电池提供的最大容量仅约240 mAh。

通过选择睡眠电流消耗低的无线电系统单芯片(SoC),短距离和长距离无线联接都可以达到10年。

为了使容量较低的纽扣电池如240 mAh获得10年的电池使用寿命,无线设备通常在大部分时间处于睡眠状态,只是偶尔被唤醒以进行无线传输,如下图1所示。

例如,相对于5秒的传输间隔(每小时120个无线传输)而言,7毫秒的唤醒时间产生的占空比为0.14%唤醒时间和99.86%休眠时间。

因此纽扣电池要实现10年电池使用寿命,低功耗的深度睡眠必不可少。

图1.睡眠和唤醒时间占空比

为了达到10年的电池使用寿命,蓝牙低功耗是短距离到中距离无线联接的首选,取决于发射(Tx)和接收(Rx)功率,通常为30至50米。

对于任何超过1000米的更长距离,Sub Gigahertz软件定义的无线电(SDR)是理想的选择。

蓝牙低功耗

广告

蓝牙低功耗使用40通道分区(相隔2 MHz)在2.4 GHz ISM频段运行。

三个RF通道(37、38和39)专用于广告功能,可发现附近可用的设备。通道0-36专用于数据。

广告通道(图2)分配在频谱的不同部分,以提供抗802.11 / Wi-Fi干扰的能力。

图2.蓝牙低功耗广告通道(来源Accton Marketing)

广告包

广告包的数据单元称为协议数据单元(PDU),具有一个两字节的标头,用于指定数据有效载荷的类型和长度,最多37个字节(广告地址为6个字节,数据为31个字节)。

图3.蓝牙低功耗广告包(来源Accton Marketing)

可联接的对比不可联接的

蓝牙低功耗广告包可以是可联接的(Connectable)或不可联接的(Non-connectable)。

图4描绘了功率分析仪捕获的RSL10系统级封装(RSL10 SIP)蓝牙低功耗模块可联接(左)和不联连接(右)的“3广告”事件,发送功率均为0 dbm。

虽然两个事件都使用通道37、38和39,并持续7毫秒,但Connectable事件包括每个通道的RX脉冲。

这是有道理的,因为Connectable事件也希望接收。所得的功率分析仪测量结果显示可联接的平均电流为711.624uA,不可联接的为504.307uA。

同时,对于蓝牙低功耗协议栈,RSL10 SIP的深度睡眠电流为160 nA(用于保留16 kbB RAM),并运行一个内部计时器以自唤醒。

图4.可联接的对比不可联接的广告包

RSL10 SIP电池使用寿命(5字节)

在上述条件下,

图5证实RSL10 SIP实际电池寿命将在10.97年(2.5秒广告间隔,可联接的)到27.26年(5秒广告间隔,不可联接的)之间。

这些计算基于使用240 mA CR2032纽扣电池和5字节数据传输(PDU)。

图5.RSL10 SIP实际电池使用寿命

理想的电池使用寿命对比实际的电池使用寿命

锂离子纽扣电池随附数据表,绘制给定负载的连续放电特性。

在图6中的CR2032电池示例中,该图捕获了恒定190 uA负载的放电曲线。

捕获的图5中RSL10 SIP平均电流范围为865nA至1.57uA,比190 uA曲线轻得多。

当我计算“理想VBAT”时,我用库仑计测量240 mAh ,从100%充满电量到0%电量为空,由标有“理想VBAT”的红色虚线表示。纽扣电池实际上永远不会表现出红色虚线。

知道“实际VBAT”放电曲线位于红色虚线和蓝色CR2032 190 uA放电曲线之间的某个位置,因此我已将“理想VBAT”降额15%,以得出绿色的“实际VBAT”放电曲线。

图6.连续放电特性

如果将数据大小从5字节增加到31字节,则下面的图7展示了RSL10 SIP电池的使用寿命。

图7.RSL10 SIP电池使用寿命(31字节)

专有RF协议

专有的Sub-GHz无线电旨在用于更长距离的无线传输。

凭借153 db(16 dbm Tx功率和-135 Rx灵敏度)的链路预算,AXM0F24窄带SoC可以传输37公里或23英里(915MHz,30db衰减余量)的距离。

对于1.1公里的距离,AXM0F243超过了所需的10年实际电池使用寿命。

图8.AXM0F243实际电池使用寿命

使用合适的无线电SoC用于短距离和长距离传输都完全有可能实现10年的电池使用寿命。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 蓝牙低功耗
    +关注

    关注

    0

    文章

    28

    浏览量

    9036
  • 纽扣电池
    +关注

    关注

    2

    文章

    111

    浏览量

    7593

原文标题:时间见证高能效:采用蓝牙低功耗和专有无线协议,电池可以用10年

文章出处:【微信号:onsemi-china,微信公众号:安森美】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    提高磁棒绕线电感使用寿命的方法

    电子发烧友网站提供《提高磁棒绕线电感使用寿命的方法.docx》资料免费下载
    发表于 10-09 11:07 0次下载

    用TPS8802设计10电池寿命的烟雾报警器

    电子发烧友网站提供《用TPS8802设计10电池寿命的烟雾报警器.pdf》资料免费下载
    发表于 09-25 11:00 0次下载
    用TPS8802设计<b class='flag-5'>10</b><b class='flag-5'>年</b><b class='flag-5'>电池</b><b class='flag-5'>寿命</b>的烟雾报警器

    优化Simplelink CC1352P以在10dBm输出功率下通过纽扣电池供电

    电子发烧友网站提供《优化Simplelink CC1352P以在10dBm输出功率下通过纽扣电池供电.pdf》资料免费下载
    发表于 09-21 10:19 0次下载
    优化Simplelink CC1352P以在<b class='flag-5'>10</b>dBm输出功率下通过<b class='flag-5'>纽扣</b><b class='flag-5'>电池</b>供电

    固态电池使用寿命

    固态电池使用寿命是一个受到多方因素影响的复杂问题,以下是对其使用寿命的详细分析:
    的头像 发表于 09-15 11:53 2253次阅读

    CR1220纽扣电池座的功能使用特点

    CR1220纽扣电池座,作为微型电子设备中必不可少的关键组件,其设计精巧、功能强大,并且广泛应用于各类便携式电子产品中。从智能手表到遥控器,从医疗设备到工业传感器等领域中,CR1220纽扣电池
    的头像 发表于 08-22 15:12 747次阅读
    CR1220<b class='flag-5'>纽扣</b><b class='flag-5'>电池</b>座的功能使用特点

    工业连接器的使用寿命解析

    工业连接器是一种用于连接电子设备或电气设备的重要组件,它在工业生产中扮演着非常重要的角色。连接器的使用寿命是一个重要的参数,它直接影响着设备的可靠性和稳定性。在工业生产中,连接器的使用寿命主要受到
    的头像 发表于 05-06 10:15 340次阅读
    工业连接器的<b class='flag-5'>使用寿命</b>解析

    电池增强器 IC 可巧妙地延长无线应用中纽扣电池使用寿命

    作者: Art Pini 物联网 (IoT) 加速了无线传感器的普及。无论是用于消费、医疗、工业还是农业,无线传感器都必须小巧轻便并具有长电池使用寿命。此外,这类设备在传输和接收模式期
    的头像 发表于 05-05 14:49 540次阅读
    <b class='flag-5'>电池</b>增强器 IC 可巧妙地延长<b class='flag-5'>无线</b>应用中<b class='flag-5'>纽扣</b>锂<b class='flag-5'>电池</b>的<b class='flag-5'>使用寿命</b>

    安世半导体电池管理IC:延长电池使用寿命,优化脉冲负载峰值电流

    Nexperia(安世半导体)的电池寿命增强器 IC 不仅延长纽扣电池寿命,还能提高电池的可用
    的头像 发表于 04-08 14:24 712次阅读

    你一定会用到的纽扣电池选型方案

    影响系统时间的准确性和稳定性。二、纽扣电池选型1不可充电纽扣电池2可充电纽扣电池需要额外考虑设计
    的头像 发表于 03-05 08:13 1153次阅读
    你一定会用到的<b class='flag-5'>纽扣</b><b class='flag-5'>电池</b>选型方案

    磷酸铁锂电池充电正确方法 磷酸铁锂电池使用寿命

    磷酸铁锂电池充电正确方法和使用寿命 磷酸铁锂电池是当今最为广泛使用的一种锂离子电池类型。它具有高能量密度、长循环寿命、良好的安全性等特点,成
    的头像 发表于 01-31 14:44 1.7w次阅读

    旋转花键的使用寿命与机械原理分析

    旋转花键的使用寿命与机械原理分析
    的头像 发表于 01-23 17:43 389次阅读
    旋转花键的<b class='flag-5'>使用寿命</b>与机械原理分析

    影响通信基站蓄电池寿命的因素有哪些?

    从目前使用情况来看,基站蓄电池普遍存在容量下降过快,使用寿命短的情况。大多数厂家对蓄电池的设计寿命都在10
    发表于 12-29 11:38 501次阅读
    影响通信基站蓄<b class='flag-5'>电池</b><b class='flag-5'>寿命</b>的因素有哪些?

    AD5640BRJZ的使用寿命/年限是多少?

    AD5640BRJZ的使用寿命/年限是多少?
    发表于 12-11 08:18

    使用时长、温度和放电率如何影响电池使用寿命

    使用时长、温度和放电时电流速率都会严重影响电池使用寿命。掌握这些因素对于消费电子和物联网的设计至关重要。互联网上充斥着由于电池性能差而导致的负面设备评论,其根本原因是 使用时长、温度或电池
    的头像 发表于 12-04 09:22 750次阅读
    使用时长、温度和放电率如何影响<b class='flag-5'>电池</b>的<b class='flag-5'>使用寿命</b>?

    利用升压转换器延长电池使用寿命

    利用升压转换器延长电池使用寿命
    的头像 发表于 11-23 16:19 579次阅读
    利用升压转换器延长<b class='flag-5'>电池</b><b class='flag-5'>使用寿命</b>