為您的物聯(lián)網(wǎng)跟蹤器選擇合適的降壓升壓

窄帶物聯(lián)網(wǎng) （NB-IoT） 和 LoRa （遠(yuǎn)程） 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備必須僅由小型電池供電運(yùn)行幾年.為了降低功耗，必須仔細(xì)選擇每個(gè)模塊，以及一個(gè)在寬輸出電流范圍內(nèi)高效運(yùn)行的降壓-升壓穩(wěn)壓器。MAX77827降壓-升壓轉(zhuǎn)換器具有高效率、平滑轉(zhuǎn)換、低靜態(tài)電流和小尺寸等特性，為NB-IoT和LoRa資產(chǎn)跟蹤應(yīng)用提供了理想的電源方案。

介紹

物流團(tuán)隊(duì)可以隨時(shí)了解其車隊(duì)的性能和位置，供應(yīng)鏈經(jīng)理可以保持 無(wú)需進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)即可監(jiān)控庫(kù)存水平，農(nóng)民無(wú)需出門即可監(jiān)控他們的田地。 這些實(shí)時(shí)洞察得益于窄帶物聯(lián)網(wǎng) （NB-IoT） 等新無(wú)線電接口 和 LoRa （遠(yuǎn)程）.這些接口針對(duì)長(zhǎng)距離、低功耗、低成本和低電池消耗進(jìn)行了優(yōu)化，是 實(shí)現(xiàn)大量新應(yīng)用，如車隊(duì)跟蹤、資產(chǎn)跟蹤、智能農(nóng)業(yè)、貨物標(biāo)簽、 等等。新一代信標(biāo)直接連接到專用蜂窩網(wǎng)絡(luò)， 無(wú)需使用 藍(lán)牙與網(wǎng)關(guān)通信。由于無(wú)線電接口針對(duì)低功耗進(jìn)行了優(yōu)化，因此穩(wěn)壓器 為 IoT 設(shè)備供電還必須消耗低功耗才能最大限度地延長(zhǎng)電池壽命。在此設(shè)計(jì)解決方案中，我們將討論 電池供電的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備遇到的電源管理挑戰(zhàn)，并展示高效降壓-升壓如何 轉(zhuǎn)換器可以大大擴(kuò)展設(shè)備的不受限制的操作。

為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備供電

例如，典型的資產(chǎn)跟蹤器有一包香煙的大小。這么小的空間必須容納一個(gè) 強(qiáng)大的電池、電壓調(diào)節(jié)、傳感器和通信電子設(shè)備?？臻g限制要求 使用鋰基電池化學(xué)成分（鋰離子 （Li+） 或 Li-SOCL2），這得益于其卓越的功率密度和 形狀靈活性。

鋰離子電池電壓在 2.5V 和 4.35V 之間變化。當(dāng)電子負(fù)載需要3.3V之間的電壓時(shí) 和3.6V（介于電池最大和最小電壓之間的一組值），連接 電池負(fù)載必須是降壓-升壓轉(zhuǎn)換器，以充分利用電池容量。

典型資產(chǎn)跟蹤系統(tǒng)

圖2顯示了典型的牲畜資產(chǎn)跟蹤器框圖。不可充電的Li+電池提供充電 200毫安時(shí)。降壓-升壓穩(wěn)壓器為板載控制器和無(wú)線電供電。

圖2.牲畜追蹤器框圖。

對(duì)于要求苛刻的跟蹤應(yīng)用，系統(tǒng)必須使用一次性電池持續(xù)使用兩到三年。假設(shè)啟動(dòng) 電流10mA持續(xù)25s，傳輸電流500mA持續(xù)250ms，接收電流0.1mA持續(xù)5s，2次 在90%的功率效率下，200mAhr紐扣電池每天的使用壽命不到3年（表1）。

表 1.200mAhr紐扣電池持續(xù)時(shí)間

表1的底部顯示了效率的重要性。5% 的效率優(yōu)勢(shì)可產(chǎn)生額外的無(wú)束縛 運(yùn)營(yíng)48天。

模式轉(zhuǎn)換

傳統(tǒng)降壓-升壓操作的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是模式轉(zhuǎn)換，從降壓到升壓，反之亦然。 在圖3中，從升壓到降壓的轉(zhuǎn)換在輸出端產(chǎn)生20mV過(guò)沖和35mV下沖 典型穩(wěn)壓器。因此，穩(wěn)壓器輸出電壓必須設(shè)置為高于標(biāo)稱值的35mV。 為負(fù)載提供最小的必要功率。這相當(dāng)于1%的能量浪費(fèi)（35mV / 3.3V）或大約 18天減少運(yùn)行，更不用說(shuō)不穩(wěn)定的輸出波形了。

圖3.典型的降壓-升壓線路瞬態(tài)。

降壓-升壓轉(zhuǎn)換器示例

例如，圖4所示的高效率、低6μA靜態(tài)電流降壓-升壓轉(zhuǎn)換器工作 輸入電壓范圍為 1.8V 至 5.5V，支持高達(dá) 1.6A 的負(fù)載電流，峰值效率為 96%。該設(shè)備 采用節(jié)省空間的 1.61mm x 2.01mm 12 焊球晶圓級(jí)封裝（WLP 3 x 4 凸塊，0.4mm 間距）。 2.5mm x 2.5mm 14 引腳倒裝芯片 QFN 版本即將上市。

圖4.集成低靜態(tài)電流降壓-升壓轉(zhuǎn)換器。

高效率

圖5顯示了具有3V至4.3V輸入和3.3V輸出的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的效率曲線。 高負(fù)載下的同步整流和輕負(fù)載和超輕負(fù)載下的脈沖操作可確保高 在寬工作范圍內(nèi)具有高效率，不受降壓或升壓模式操作的影響。一個(gè)我Q6μA 和 96% 500mA 的效率使該 IC 成為各種 NB-IoT 跟蹤應(yīng)用的理想選擇。

圖5.MAX77827降壓-升壓效率曲線

平穩(wěn)過(guò)渡

MAX77827脫離了傳統(tǒng)的降壓-升壓工作模式，轉(zhuǎn)換電壓下降 明顯更穩(wěn)定，幾乎減少一半（圖6）。對(duì)電池容量的消耗是 相應(yīng)地減少，對(duì)不受束縛操作的影響最小化。

圖6.平滑的降壓-升壓線路瞬態(tài)。

體積小

高效率和更小占地面積的優(yōu)勢(shì)齊頭并進(jìn)，幫助工程師設(shè)計(jì)更小、 更酷的資產(chǎn)跟蹤器，緩解對(duì)設(shè)備過(guò)熱的擔(dān)憂。

降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用尺寸如圖7所示。得益于其 WLP 軟件包， 高開(kāi)關(guān)頻率操作，和小外部無(wú)源器件，降壓轉(zhuǎn)換器的凈PCB面積 是微薄的14.52mm2.

圖7.MAX77827小尺寸，14.52mm2

結(jié)論

NB-IoT和LoRa設(shè)備必須在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)年，僅由小型電池供電。這種類型的操作需要仔細(xì)選擇每個(gè)模塊，以實(shí)現(xiàn)最小的功耗。降壓-升壓穩(wěn)壓器必須在數(shù)十微安至數(shù)百毫安的寬輸出電流范圍內(nèi)高效工作。MAX77827降壓-升壓轉(zhuǎn)換器，具有高效率、平滑轉(zhuǎn)換、低靜態(tài)電流和小尺寸等特點(diǎn)， 為 NB-IoT 和 LoRa 跟蹤應(yīng)用提供理想的電源解決方案.

審核編輯：郭婷