低功耗、精准检测、超长待机，物联网设备助力实现“双碳”目标

在实现“碳达峰”和“碳中和”的“双碳”目标过程中，广泛存在的物联网设备是一个重要抓手。根据市场研究机构IoT Analytics发布的报告显示，2022年全球物联网连接数达到143亿；预计到2023年，这一数量将再增长16%，达到160亿个。

图1：全球物联网设备统计及未来预测

（图源：IoT Analytics）

归纳起来，物联网可以从三个方面帮助各行业实现“双碳”目标。其一是通过智能物联来实现降能增效，在这个理念下，老设备和新设备都将会被逐步接入到物联网系统中；其二是通过无源物联网让更多的应用免受电池供电的限制，在减少电池原材料消耗的同时，进一步提升物联网在各行业的渗透率；其三是物联网帮助实现新能源系统的高效管理，从能源源头降低碳排放。

在这三大举措中，布设物联网方案应用将会用到各种各样的节能技术，也就会用到种类丰富的电子元器件。本文我们将围绕贸泽电子官网在售的、优秀的电子元器件展开，看看哪些类型的元器件将会在“双碳”进程中发挥重要作用和价值。

如上所述，通过智能物联来实现降能增效，已经成为各行各业未来发展的趋势和共识。以前，建筑、工业、交通等领域的设备存在能耗数据不完整、信息独立等问题，不仅管理难度很大，且存在明显的能源浪费问题。物联网的出现很好地解决了这个问题，通过对数据的采集、存储、传输、分析和决策，做到能源管理的可视化、信息化，进而实现节能减排。

物联网方案架构大致分为三层，分别是应用层、服务层和网络层。其中，应用层主要是各种设备，然后是设备互联组成的系统；服务层又分为建模服务层和通信基础服务层，主要是用于实现系统应用方案的构建，包括网络、底层协议和硬件等；网络层顾名思义就是提供设备间互联的网络通讯。

通过上述部署，就能够打破原有系统内的信息孤岛问题，实现统一部署和统一管理，然后找到关键节点逐步优化系统的能耗。

当然，在具体的方案开发过程中，有两点是非常重要的：在设备之间额外加入的物联网系统需要具备低功耗的属性，以此避免给系统造成额外的能耗负担；物联网系统需要具备易于开发的特性，防止新增加的系统出现二次信息孤岛的情况。

针对这两点，我们以贸泽电子官网在售的一款无线MCU来展开说明。该器件来自制造商Texas Instruments（TI），贸泽电子官网上该器件的料号为 CC2652P74T0RGZR 。

图2：CC2652P74T0RGZR

（图源：贸泽电子）

CC2652P74T0RGZR是一款 多协议无线MCU ，属于TI SimpleLink MCU平台的一部分。该器件支持的协议包括Thread、Zigbee、Matter、蓝牙5.2低功耗、IEEE 802.15.4、支持IPv6的智能对象（6LoWPAN）、TI 15.4-Stack（2.4GHz）和通过动态多协议管理器（DMM）驱动器实现的并发多协议，因此能够适用于丰富的物联网应用场景。

CC2652P74T0RGZR在低功耗和稳定性方面做了针对性增强。该器件具有系统性低功耗性能，支持3.10mA有源模式，运行CoreMark时的功耗表现为65µA/MHz。在保持144KB RAM时，具有0.9µA的低待机电流。该器件还支持0.1µA关断模式，可设置引脚唤醒。

另外，CC2652P74T0RGZR还具有基于Arm Cortex-M0打造的4KB SRAM的自主MCU，作为超低功耗的传感器控制器，能够快速唤醒进入低功耗运行，完成采样、存储和处理传感器数据的工作。这款传感器控制器2MHz模式下为29.2µA，24MHz模式下为799µA。

图3：CC2652P74T0RGZR系统框图

（图源：TI）

CC2652P74T0RGZR能够长期保证物联网系统的稳定运行。该器件具有低SER（软错误率）FIT（时基故障），可延长运行寿命。同时，器件内搭载的SRAM奇偶校验功能始终开启，可更大程度地降低因潜在辐射事件导致的损坏风险。TI制定了产品生命周期政策，以保证包括CC2652P74T0RGZR在内的产品能够拥有10至15年或者更久的产品生命周期。

当然，在保证低功耗和耐久性的同时，CC2652P74T0RGZR并没有牺牲系统性能和易用性。该器件拥有功能强大的48MHz Arm Cortex-M4F处理器、704KB闪存程序存储器和256KB ROM。具有高效的内置PA，在2.4GHz频带中TX支持+10dBm（21mA）和+20dBm（101mA）的输出功率。CC2652P7的接收灵敏度为-104dBm（对于125kbps的低功耗蓝牙编码PHY）。

作为SimpleLink MCU平台的一部分，CC2652P74T0RGZR的易用性也是毋庸置疑的。这一MCU平台包括Wi-Fi、低功耗蓝牙、Thread、Zigbee、Wi-SUN、Amazon Sidewalk、MIOTY、Sub-1GHz MCU和主机MCU。CC2652P74T0RGZR具体属于可扩展产品系列（闪存为32KB至704KB）的一部分，具有引脚对引脚兼容的封装选项。

通过CC13xx和CC26xx软件开发套件（SDK）及SysConfig系统配置工具，SimpleLink MCU平台内的器件可支持灵活的迁移。此外，丰富的软件栈、应用示例和SimpleLink Academy培训课程则能够帮助用户大幅缩短开发周期。

基于上述优势性能，电网基础设施、楼宇自动化、零售自动化、个人电子产品和医疗应用等领域的物联网用户，都能够享受CC2652P74T0RGZR带来的低功耗无线通信和高级传感功能。

系统部署完成之后，工作并没有结束，此后物联网方案实际上还是处于一个动态的优化过程中，其中一个监测和优化项就是功耗。

在“双碳”目标下，各行业部署物联网系统并非只是简单地让设备联网，还需要具备很多智能化的能力，进而在整个大系统下打造很多小系统，包括基于物联网技术实现的能耗监测系统。

能耗监测系统目前已经非常成熟，比如在智能工厂里，空调、通风、照明、产线设备等基本都会被监测，然后通过云平台对各类型设备进行精准监测和分析，以持续性降低系统运行的成本，实现降能增效的目标。

目前，在物联网系统中，能耗监测系统的部署已经非常深入，细节到每一个子系统都会被监测到，那么这其实是非常考验系统内元器件的能力的。接下来，我们为大家推荐一款适用于低功耗系统监视的高精度电压检测器，同样是来自制造商TI，贸泽电子官网上该器件的料号为 TPS37AB7806FDSKRQ1 。

图4：德州仪器TPS37xx低功耗高精度电压检测器 （图源：贸泽电子）

TPS37AB7806FDSKRQ1是一款低功耗、高精度、小型化的 双通道电压检测器 。该器件上的SENSE1和SENSE2引脚在输入时具有滞后特性，可抑制短小毛刺脉冲，从而确保输出操作稳定而无错误触发。

TPS37AB7806FDSKRQ1提供可调感测的输入特性，通过搭配一个外部电阻分压器配置来实现。具体表现为，当SENSE1或SENSE2输入上的电压低于下降阈值时，OUT1或OUT2相应降为低电平。当SENSE1或SENSE2上升到高于上升阈值时，OUT1或OUT2相应变为高电平。

TPS37AB7806FDSKRQ1具有2µA（典型值）的超低静态电流，能够提供一套精准、高精度且节省空间的电压检测解决方案，适用于低功耗系统监视。

图5：TPS37AB7806FDSKRQ1典型应用电路

（图源：TI）

除了应用于DSP、微控制器和微处理器等系统电路的低功耗系统监视，TPS37AB7806FDSKRQ1还可用于便携式医疗设备、楼宇自动化、固态硬盘、便携式充电设备等领域。同时，TI TPS37xx-Q1系列通过了AEC-Q100认证，也可用于汽车应用。

在“双碳”目标下，致力于低功耗设计的元器件一方面是要降低系统的运行功耗，另一方面也要延长系统的待机时长，并以极低的功耗让系统进入待机状态。从物联网的角度来讲，系统并非时时都在进行外部通信，很多时候系统一直都在等待触发电源的指令，不执行任何功能，这个时候降低待机功耗对降低系统总功耗帮助巨大。

就以MCU来说，很多时候为了降低待机功耗，MCU在待机状态下不仅是CPU停止工作，程序状态字PSW累加器、ACC以及全部的通用寄存器等通常都会被冻结以降低待机功耗。同时，外围的配套电路也需要做配合。

下面介绍的这款器件便是用于打造极低待机功耗的设备，来自制造商ROHM Semiconductor，贸泽电子官网该器件的料号为 BD9B500MUV-E2 。

图6：BD9B500MUV-E2

（图源：贸泽电子）

BD9B500MUV-E2是 ROHM Semiconductor BD9x集成式MOSFET DC-DC降压转换器 中的一款。该系列器件是内置功率MOSFET的同步降压开关稳压器，提供从1A至6A的电流范围，采用恒定导通时间控制系统，提供快速瞬态响应，从而实现了低电感下的高振荡频率。这些器件采用原始的恒定导通时间控制方法，轻负载时的功耗较低。

图7：ROHM Semiconductor BD9x集成式MOSFET DC-DC降压转换器典型应用电路

（图源：ROHM Semiconductor）

综合上述性能优势，ROHM Semiconductor BD9x集成式MOSFET DC-DC降压转换器非常适合打造需要极低待机功耗的设备，待机电流为0µA（典型值）至10µA（极大值）。同时，该系列器件提供丰富的保护功能，包括过流保护、短路保护、热关断保护、欠压闭锁保护等。

上述内容主要围绕应用端做分析，实际上正如开篇提到的，在能源供给一侧，物联网的价值也是不可估量的。国际能源署在新的《可再生能源市场更新报告》中指出，由于政策支持、化石燃料价格上涨、太阳能和风能发电项目的积极推进，预计2023年全球可再生能源装机容量将新增1/3，明年全球可再生能源发电量将继续增长。

借助能源供应端和市场应用端巨大的需求，未来的物联网方案部署空间是巨大的，同时物联网技术也会成为能源供给中的关键技术，进而帮助各个行业完成自己的“双碳”目标。