根據(jù)預(yù)測, 全球物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將從 2015 年的 7000 億美元增長至 2020 年的 1.7 萬億美元, 復(fù)合增長率高到達 20%。從基站、網(wǎng)關(guān)、設(shè)備到云端基礎(chǔ)搭建,物聯(lián)網(wǎng)的崛起伴隨著龐大數(shù)量的設(shè)備需求。相關(guān)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,2015 年物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入量為 134 億 部,到 2019 年將達到 385 億部。數(shù)以百億計的設(shè)備無一不需要用電,不管是交流電網(wǎng)、直流總線、以太網(wǎng)供電還是采用能量收集等方式,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在設(shè)計的過程中有一個重要參考項是它如何獲得和使用電源,這將會對系統(tǒng)的功能和用戶體驗產(chǎn)生根本性的影響??偨Y(jié)來說,電源管理技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中有著至關(guān)重要的作用。
物聯(lián)網(wǎng)是一個寬泛的命題,打造的不僅僅是一個單一的產(chǎn)業(yè)鏈,從M2M到智能家居、可穿戴設(shè)備、智慧農(nóng)業(yè)和智慧醫(yī)療等,每一個全新的產(chǎn)業(yè)鏈誕生都伴隨著全新的設(shè)備需求,小型化、集成化、智能化和低功耗等成為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備設(shè)計常用理念,電源管理技術(shù)又該如何隨機應(yīng)變呢?我們結(jié)合以下幾個具體應(yīng)用來看一下。
可穿戴設(shè)備需要電源系統(tǒng)更小、更高效
可穿戴設(shè)備是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景發(fā)展較早,也較為成熟的一個領(lǐng)域。從定義上看,可穿戴設(shè)備即直接穿在身上,或是整合到用戶的衣服或配件的一種便攜式設(shè)備。但隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展以及AIIoT概念的出現(xiàn),可穿戴設(shè)備開始從單一功能走向多功能進而達到智能化。眾多物聯(lián)網(wǎng)廠商選擇在這個領(lǐng)域發(fā)力,誕生了諸如智能手表、智能眼鏡、智能頭盔、智能書包等一系列產(chǎn)品。從產(chǎn)品設(shè)計的角度來看,可穿戴設(shè)備發(fā)展方向包含以下三點——更高集成度、更復(fù)雜的設(shè)計以及更強大的安全性。
產(chǎn)品的發(fā)展趨勢決定了其內(nèi)部元件的發(fā)展方向,為了增強“可穿戴”的概念以及提高用戶的體驗感,電源系統(tǒng)需要采用小型電池,并且需要增強電源管理技術(shù),提高效率且穩(wěn)定輸出,延長產(chǎn)品的使用和待機時間。
以羅姆半導(dǎo)體升壓型DC/DC轉(zhuǎn)化器BU33UV7NUX為例,其利用ROHM的模擬設(shè)計技術(shù)和電源系統(tǒng)工藝致力于降低消耗電流,在同等功能產(chǎn)品中消耗電流僅為業(yè)界最小級別的7μA,使電源系統(tǒng)的工作時間更長。另外,電源IC由0.9V的低輸入電壓即可驅(qū)動,不僅支持紐扣型鋰電池,還可支持使用1枚干電池的應(yīng)用。
車聯(lián)網(wǎng)需要電源系統(tǒng)一對多
車聯(lián)網(wǎng)被認為是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)潛力最大、需求最明確的一個領(lǐng)域,對促進汽車和信息通信產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展,構(gòu)建汽車和交通服務(wù)新模式新業(yè)態(tài),推動自動駕駛技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用,提高交通效率和安全水平具有重要意義。研究數(shù)據(jù)表明,預(yù)計到2020年車聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將達到338.2億美元(約2200億元人民幣),到2023年市場滲透率將達到67%。
隨著智能網(wǎng)聯(lián)概念在汽車設(shè)計中成為常規(guī)項,導(dǎo)航、緊急救援、車輛追蹤、駕駛輔助等服務(wù)在汽車中開始高頻率出現(xiàn),電子元器件的數(shù)量在單一汽車中與日俱增,這樣的趨勢給汽車供電造成了一定壓力。
汽車的電源系統(tǒng)主要由蓄電池、發(fā)電機、調(diào)節(jié)器、指示燈和開關(guān)導(dǎo)線等連接而成,為滿足車用電子設(shè)備的正常用電,電源系統(tǒng)的輸出電壓需要穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi),防止因電壓起伏過大而造成元器件損壞。因此,在車用48V電源系統(tǒng)逐漸普及的情況下,高壓轉(zhuǎn)低壓并且穩(wěn)定輸出成為關(guān)鍵。
另外,車載電子元器件的增多需要電源系統(tǒng)減少數(shù)量、縮小體積,在更小的硅芯片上集成更多功能特性,同時以更高的設(shè)計靈活性實現(xiàn)更強的系統(tǒng)用電性能。在這樣的需求大背景下,多個單一功能的電源管理器件一一組合的方法顯然已經(jīng)捉襟見肘,一對多形勢的集成電源管理解決方案開始流行。此外,對于汽車而言,汽車電子產(chǎn)品尤其是電源管理部分實現(xiàn)集成化,也成功的降低了整車廠的成本。
羅姆的電源技術(shù)一直追求小型化和節(jié)能化,其Nano系列是采用了模擬技術(shù)的一種新型電源技術(shù)。以Nano Pulse Control技術(shù)來說,通過穩(wěn)定控制脈沖寬度實現(xiàn)了2個效果:在高降壓比的情況下實現(xiàn)了"電源系統(tǒng)的單芯片化"、包括線圈在內(nèi)"安裝面積小型化"。