Nordic Semiconductor wprowadza na rynek układ nPM2100 PMIC wydłużający żywotność baterii w produktach Bluetooth Low Energy

fot. Nordic Semiconductor

Układ scalony zarządzania zasilaniem nPM2100 firmy Nordic Semiconductor wydłuża czas pracy zasilanych ogniwami pierwotnymi produktów z technologią Bluetooth Low Energy. Układ scalony zarządzania zasilaniem (PMIC) nPM2100 zawiera ultrasprawny regulator podwyższający oraz szeroką gamę funkcji oszczędzania energią, które znacznie wydłużają czas pracy w zastosowaniach wykorzystujących baterie nieładowalne.

Firma Nordic Semiconductor, światowy lider w dziedzinie rozwiązań łączności bezprzewodowej niskiej mocy, przedstawia kolejne uzupełnienie grupy układów scalonych zarządzania zasilaniem (PMIC) z serii nPM. Układ scalony zarządzania zasilaniem (PMIC) nPM2100 wydłuża czas pracy poszczególnych baterii w zastosowaniach wykorzystujących baterie pierwotne (nieładowalne) poprzez zarządzanie zasobami energii za pomocą ultrasprawnego regulatora podwyższającego i szerokiej gamy funkcji oszczędzania energii. Przykładowe zastosowania urządzenia nPM2100 obejmują myszy i klawiatury bezprzewodowe, śledzenie aktywów konsumenckich, zdalne sterowanie oraz urządzenia medyczne noszone na ciele.

 Według serwisu CORDIS każdego roku na całym świecie wyrzuca się 28 miliardów baterii pierwotnych^[1] a produkcja baterii pierwotnej wymaga średnio 50-krotności energii, jaka jest w niej magazynowana, co czyni ją wyjątkowo nieefektywnym źródłem energii^[2]. Co gorsza, nieefektywne zarządzanie zasilaniem powoduje marnowanie znacznej części zmagazynowanej energii, co powoduje, że wiele baterii jest wyrzucanych, zanim całkowicie się rozładują. Regulator podwyższający urządzenia nPM2100 i unikalne funkcje oszczędzania energii — w tym pomiar poziomu naładowania ogniwa — rozwiązują problem nieefektywności zarządzania zasilaniem, zapewniając jednocześnie, że cała energia zgromadzona w baterii zostanie wykorzystana zanim ogniwo zostanie wyrzucone.

„Nie wszystkie produkty Internetu rzeczy (IoT) mogą działać w oparciu o baterie wielokrotnego ładowania lub pozyskiwanie energii z otoczenia. Oznacza to, że baterie pierwotne nie znikną w najbliższym czasie” — mówi Geir Kjosavik, dyrektor produktu ds. układów scalonych zarządzania zasilaniem (PMIC) w Nordic Semiconductor. „Jednak dzięki zastosowaniu urządzenia nPM2100 projektanci będą mogli uzyskać dostęp do znacznie większej ilości energii zmagazynowanej w tych ogniwach pierwotnych, co wydłuży okres eksploatacji produktów pomiędzy wymianami baterii lub pozwoli na użycie mniejszych baterii o tym samym czasie pracy — co poskutkuje bardziej kompaktowymi, lżejszymi i tańszymi produktami”.

Wysokosprawny układ scalony zarządzania zasilaniem do zastosowań bateryjnych

Urządzenie nPM2100 jest przeznaczone głównie do zastosowań bateryjnych. Przykładami obsługiwanych baterii są jedna lub dwie baterie AA/AAA/LRxx (połączone szeregowo) lub jedno ogniwo LiMnO2 3 V. Obsługiwane są również jednoogniwowe baterie pastylkowe srebrowo-tlenkowe i cynkowo-powietrzne, a także wszelkie inne baterie pierwotne, które działają w zakresie napięć wejściowych urządzenia nPM2100.

Urządzenie nPM2100 posiada regulator podwyższający o zakresie wyjściowym od 1,8 do 3,3 V, zasilany napięciem wejściowym od 0,7 do 3,4 V. Regulator może dostarczać prąd o maksymalnym natężeniu do 150 mA. Regulator zasila również przełącznik obciążenia lub regulator napięcia o niskim spadku (LDO), dostarczając prąd o natężeniu do 50 mA w zakresie wyjściowym od 0,8 do 3,0 V. Prąd spoczynkowy regulatora (IQ) wynosi 150 nA i zapewnia dochodzącą do 95% sprawność konwersji mocy przy natężeniu 50 mA i 90,5% przy 10 µA, co sprawia, że jest to jeden z najsprawniejszych współczesnych regulatorów podwyższających na rynku.

Specjalne funkcje oszczędzania energii

Układ scalony zarządzania zasilaniem (PMIC) nPM2100 posiada niskoprądowy tryb wysyłkowy, który umożliwia transport produktów z włożoną baterią. Tryb wysyłkowy obsługuje prąd uśpienia o natężeniu 35 nA z wieloma opcjami wybudzania, w tym oczekującą na opatentowanie funkcją „złam, by wybudzić”. Posiada również układ czasowy wybudzania ultraniskiej mocy, który może działać równolegle z trybem wysyłkowym, aby umożliwić wybudzanie w określonym czasie. Omawiany układ czasowy może być używany do ustawienia głębszego uśpienia niż może to zapewnić wyłączenie zasilania układu SoC lub mikrokontrolera MCU. Całkowity pobór prądu urządzenia nPM2100 w trybie hibernacji jest mniejszy niż 200 nA.

Miernik naładowania oparty na napięciu i temperaturze działający na mikroprocesorze hosta pozwala również na dokładniejsze pomiary poziomu naładowania baterii i zapewnia użytkownikom pewny dostęp do całej energii w baterii. 

Ultrakompaktowe obudowy i dostępność

Próbki urządzenia nPM2100 są już dostępne w kompaktowych obudowach WLCSP o wymiarach 1,9 x 1,9 mm oraz uniwersalnej obudowie QFN 4 x 4 mm, a pełna produkcja seryjna urządzenia nPM2100 przewidywana jest na pierwszą połowę 2025 roku. Więcej informacji w przypadku zainteresowania można uzyskać, kontaktując się z lokalnym przedstawicielem handlowym firmy Nordic.

References: 

1.      https://cordis.europa.eu/article/id/430457-up-to-78-million-batteries-will-be-discarded-daily-by-2025-researchers-warn

2.      Hill, Marquita K. (2004). Understanding Environmental Pollution: A Primer. Cambridge University Press. pp. 274. ISBN 0521527260.