德州仪器：能量采集破解物联网发展困局

    1月9日消息，2013年可谓是物联网的破局之年，从扶持政策的连番出台到资本的不断青睐，从概念性炒作到逐步落地，从各地的行业试点到大范围的全面布局，物联网从梦想照进了现实。传感器作为物联网的重要组成部分，更是得到了业界的充分关注，在技术水平上取得了一定的突破，无线传感器如何获取能量？电池供电是较为传统的方法，然而电池的供电时间毕竟有限，随着传感器的数量和规模的飞速增长，给传感器更换电池太不现实，能量采集成为物联网行业需要突破的重点。

    近期，基于无线传感器的能量采集芯片及开发套件陆续推出，德州仪器继第一颗能量采集芯片bq25504之后，于2013年底推出了五款最新一代电源管理集成电路——bq25570、bq25505、TPS62740、TPS62737 与 TPS62736 ，支持业界最低工作静态电流，可为无线传感器网络、监控系统、可穿戴式医疗设备、移动附件等难以获得供电的应用实现无电池工作。

    德州仪器电池管理市场及应用经理文司华表示，“在消费类、工业类、医疗类、汽车类等各类产品中，电源无处不在。从消费类产品的基本趋势来看，可穿戴式、监控的传感器网络或更广泛、更极端的应用场景难以获得持续供电，甚至没有存放电池的空间，只能从周围环境或传感器获取能量。无需连接线的能量采集是市场发展的大势所趋，无需连接线有两个含义，一是直接从传感器上获取能量而不需要固定电源供电，二是通过无限能量耦合技术（如电磁感应或磁共振技术）使中断期间获得能量。德州仪器的五款能量采集产品能为感兴趣的设计人员在这些领域缩短其开发时间。”

    能量无处不在，光、电磁频率、振动、热量等等都能产生能量，例如生物热能只要有温差梯度的地方都可以通过热度获取能量。从终端应用来看，如智能家具、可穿戴设备、摇控器等都要有更长的电池使用寿命，如果周围有这么多的能量可供采集，那么就算没有接入有线充电设备，也可以从太阳能或其他更多能量来源缓慢获取一些能量，只要有充分的时间就能充满电。例如人体医疗上的植入设备这类难以触及的设备，石油钻井平台和管道这类需要大量传感器供电的设备，或仓储、物联网、工业类的环境感知设备（如烟雾探测器），能量采集在这些领域具有更大的需求空间。

    在实际应用中处处需要系统级的电源方案，但什么样的电源才能适用于应用场景是个巨大的挑战。在汽车器件上的各种传感器强调的是低数据速率和低占空比，更强调低功耗，因为传感器长期处于低功耗状态，其能量源微小，所以在这样的能量源的情况下持续地让终端进行工作对能量采集来说是一种考验。无论如何，在任何情况下都应该有面向该应用的最低功耗的解决方案，德州仪器提供的全套的技术方案，能够提供电源管理和高精度的模拟IC，同时有超低功耗的微控制器和低功耗的无线连接，包括Wi-Fi、Zigbee、Bluetooth等集成的芯片，都能在能量采集概念的范畴下从光、振动、热量、RF上去获取能量为这些控制器进行供电。

bq25570业内首款集成稳压器的毫微功率级升压充电器

    bq25570的工作电压在120mV至3V ，因为它是升压器所以输入电压控制在较低水平。bq25570能生成高精度的稳定电压，加上稳压电源之后整体功耗是488nA的静态电流，远远小于通常DC/DC关机电流，此外这个芯片上在10μA的情况下还能有90%的效率，得益于其超低的自耗电水平。支持最大功率点跟踪(MPPT)，可从光伏电池和热电发生器提取和管理电源，可以支持一些非常广泛的应用。

bq25505最低功耗升压充电器

    bq25505与bq25570相比没有稳压部分，只是升压充电器，静电功耗更小是325nA，能够在10μA的情况下达到超过90%的效率。冷启动的启动电压是330mV，但还是能够往下走，最低工作电压为120mV，bq25505的一个特点是有多种存储选项，支持双电池，除了具有可以存储从外界采集来的能量的主存储元件外，还具有备用电池，在长时间采集不到光能或没有能量来源时能够启动备用电池实现供能。

超低功耗降压DC/DC：TPS62740、TPS62737和TPS62736

    TPS62740 是300mA 输出电流设计方案推出的最小、最低功耗的降压转换器，静态电流为360nA，在待机状态下的静态电流是70nA，静态电流非常低，且达到了在10μA的情况下也能实现90%的效率，尺寸做到了31 mm2，支持可编程输出电压特性与 DCS-Control? 功能，从而可为 TI 超低功耗MSP430FR59xx微控制器 (MCU)等微控制器、以及SimpleLink? CC2541无线MCU等蓝牙 (Bluetooth?)低能耗解决方案供电。TPS62737、TPS62736是TI超低功耗DC/DC（降压）转换器系列的另外两款产品，分别针对200mA和50mA输出电流的方案，工作静态电流为370nA，睡眠静态电流为15nA，在不足15uA的电流下均支持90% 的效率。

    据了解，以上所有产品均已投入量产，并已开始供货。bq25570与bq25505采用3.5毫米×3.5毫米QFN封装，TPS62740采用微型2毫米×3毫米SON封装，而TPS62737与TPS62736则也采用3.5毫米×3.5毫米QFN封装。