低功耗藍(lán)牙、Wi-Fi 6和蜂巢式物聯(lián)網(wǎng)（cellular IoT）為低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備帶來了聯(lián)機(jī)功能。運(yùn)行這些協(xié)議的Nordic SoC、協(xié)同IC和SiP的無線解決方案，可以延長(zhǎng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池壽命。

但是，電源管理不僅僅需要高效芯片，來自電池或電源的電能也必須進(jìn)行調(diào)節(jié)和分配，如果設(shè)備由可充電電池供電，則偶爾需要充電。這意味著，無論無線芯片中的處理器、無線電和內(nèi)存多么高效，如果電源管理系統(tǒng)不夠優(yōu)化，都會(huì)影響電池壽命。

以小型封裝打造精巧的電源管理系統(tǒng)

建置高效的電源管理系統(tǒng)本來已是一項(xiàng)艱巨任務(wù)，而同時(shí)要實(shí)現(xiàn)小型設(shè)計(jì)就更具挑戰(zhàn)性。許多物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的空間有限，而傳統(tǒng)的電源管理解決方案通常由多個(gè)芯片組成，例如穩(wěn)壓器、電池充電器、電量計(jì)、外部看門狗和強(qiáng)制重置默認(rèn)裝置，這些都會(huì)占用寶貴的空間。

Nordic通過nPM系列電源管理IC（PMIC）解決了電源管理在效率和空間兩個(gè)方面的難題。該系列包括nPM6001（具有六個(gè)獨(dú)立控制的電源軌）、nPM1100（雙模式可配置降壓穩(wěn)壓器和整合電池充電器）及nPM1300。這款PMIC針對(duì)最高效率和小尺寸進(jìn)行了優(yōu)化，將可靠運(yùn)行所需的基本功能整合在一個(gè)小型封裝，從而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

智慧電源管理

nPM1300采用5 x 5 mm（QFN32）或3.1 x 2.4 mm（WLCSP）小型封裝，整合兩個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器、兩個(gè)負(fù)載開關(guān)、一個(gè)電池充電器、USB-C兼容輸入、運(yùn)輸模式和電量計(jì)。這樣將電源管理從多達(dá)八個(gè)芯片加相關(guān)被動(dòng)組件，簡(jiǎn)化為一個(gè)芯片搭配幾個(gè)被動(dòng)組件。

除了高度整合之外，PMIC還提供通常必須單獨(dú)添加到傳統(tǒng)電源管理電路中的關(guān)鍵系統(tǒng)管理功能。這些功能包括啟動(dòng)失敗恢復(fù)、強(qiáng)制重置默認(rèn)裝置、省電「休眠」模式、看門狗定時(shí)器和掉電警告等關(guān)鍵項(xiàng)目。

無需耗電的精確電量測(cè)量

對(duì)于消費(fèi)者來說，準(zhǔn)確了解物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的剩余電池壽命非常有用。工程師通常通過測(cè)量電池電壓來實(shí)現(xiàn)這一目的，電池電壓可以代表剩余電量，或者使用庫(kù)侖計(jì)數(shù)器來獲得更精確的結(jié)果，庫(kù)侖計(jì)數(shù)器是持續(xù)測(cè)量流入或流出電池的電流以確定電池總電量的裝置。

電池電壓測(cè)量方法簡(jiǎn)單易用，耗電量小，但精準(zhǔn)度不高，尤其是在電池受溫度變化影響的情況下。庫(kù)侖計(jì)數(shù)器更為精確，但需要額外的組件，耗電量也更大。相比之下，nPM1300具有高精度的電量計(jì)，兼具電池電壓測(cè)量的簡(jiǎn)單性和較低功耗與庫(kù)侖計(jì)數(shù)器的精確性。

Nordic通過實(shí)驗(yàn)比較庫(kù)侖計(jì)數(shù)器、電池電壓測(cè)量和nPM1300電量計(jì)。與庫(kù)侖計(jì)數(shù)器相比，電池電壓計(jì)算的峰值誤差接近20%。相比之下，nPM1300 的電量計(jì)與庫(kù)侖計(jì)數(shù)器相比，最大誤差僅為2%，并且大部分誤差在1%以內(nèi)。

由軟件驅(qū)動(dòng)電量計(jì)

Nordic電量計(jì)能夠在很寬的溫度范圍內(nèi)保持高精度，關(guān)鍵在于由主處理器驅(qū)動(dòng)的軟件算法。處理器使用的信息包括從電池流出的電流、電池端電壓、系統(tǒng)電壓和電池溫度熱敏電阻讀數(shù)。

為了使算法產(chǎn)生準(zhǔn)確的結(jié)果，首先必須「學(xué)習(xí)」電池特性（如果終端產(chǎn)品繼續(xù)使用同一種電池，則只需學(xué)習(xí)一次）。教學(xué)使用Nordic的評(píng)測(cè)工具套件（EK）進(jìn)行，該工具套件配備了電量計(jì)板，可提供合適的電阻負(fù)載，還配備了Nordic nPM PowerUP應(yīng)用程序。

校準(zhǔn)后，通過電流、電壓和溫度輸入，主處理器使用自家開發(fā)的算法準(zhǔn)確得出電池在設(shè)備壽命期間的電量狀態(tài)。一秒鐘測(cè)量頻率的功耗，使得主機(jī)處理器的典型開銷增加大約4微安培。

從電池到天線的電源管理

為了最大限度地延長(zhǎng)電池使用壽命，必須研究無線產(chǎn)品系統(tǒng)的每個(gè)部分如何影響整體功耗。開發(fā)人員需要優(yōu)化每個(gè)組件，從電池一直到云端連接的，包括無線電運(yùn)作、處理和電源管理，以便最大限度地利用電源?？蛻舨捎肗ordic的SoC或SiP等進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以獲得盡可能降低無線產(chǎn)品能耗的優(yōu)化基礎(chǔ)。