​安世半导体NBM7100A/B和NBM5100A/B智能电池增强器IC延长物联网设备电池寿命

物联网(IoT)技术的不断进步逐渐减小了相关器件的外形尺寸和功耗，使得许多新的电池供电应用成为可能。例如，远程布置的“智能农业”土壤湿度传感器可以提供无线数据，帮助农民提高产量，使其农场更加环保。在庞大的仓储设施中，无线传感器定期发送温度测量值，帮助仓库操作员确保环境温度与仓储货物的需求相匹配。尽管这些创新很有价值，但它们的一个主要缺陷是电池电量。在偏远地区安装传感器时，通常没有可用的固定电源，而固定电源的安装成本又过高。这篇博客将探讨物联网设备的运行如何损害电池容量，并介绍Nexperia开发的突破性IC，该产品可以延长电池寿命，从而大大降低更换电池的频率。

脉冲操作会拉低电池电压

温度、压力和湿度等环境变量的变化通常非常缓慢，因此不需要频繁测量，也许几小时才测量一次。同样，许多监控摄像机仅在检测到监控地点发生位移时才需要捕捉和传输视频信号。因此，这些设备在工作时大部分时间都处于待机或睡眠模式，只有在记录和传输读数或视频流时才会定期唤醒。长时间处于睡眠模式有助于节省电能（耗电量仅为几微安培），并且仅需使用锂原钮扣电池（如CR2032）或亚硫酰氯锂电池（如LS14250）便能工作数年。非充电式锂原电池的能量密度高，保质期长。

对于锂原电池来说，睡眠模式不是问题。然而，当设备的微控制器、传感器和无线射频（LoRa、Wi-Fi、Zigbee）都完全通电时，偶尔发生的周期性短脉冲活动（脉冲模式）会带来问题。这些脉冲仅持续几毫秒，却要消耗10到100毫安电流，大大增加了纽扣电池的负荷。纽扣电池制造商是根据相对较低的标准电流（＜1-3 mA）来计算产品寿命的。长时间处于这种短暂的大电流脉冲模式会损害电池的整体容量（使用寿命），同时高负荷时会导致电压显著下降，有可能使其电压过低，无法为应用供电。

智能电池增强器IC可保持电压水平恒定

Nexperia的NBM7100A/B和NBM5100A/B是开创性的新型电池管理IC，可将典型钮扣式锂电池的寿命延长10倍，同时将脉冲负载的峰值输出电流提高25倍。这些IC包含两个高效DC/DC转换级和一个智能学习算法。第一个转换阶段以较低速率将电池的能量转移到电容储能组件。第二个阶段利用之前存储的能量实现可调节的高脉冲（最高200 mA）电流输出，可编程调节范围为1.8 V到3.6 V。智能学习算法则负责监测在重复负载脉冲周期中使用的能量，并不断优化第一阶段的DC-DC转换，尽可能减少储能电容中的过多电荷。在未执行能量转换周期（即待机状态）时，这些器件消耗的能量低至50 nA。如需NBM7100A/B和NBM5100A/B产品规格书、样片测试、采购、BOM配单等需求，请加客服微信：13310830171。

当电池接近寿命终点时，电压会变低，电池化学恢复时间会变长，此时欠压保护功能会抑制储能电容的充电循环。当电池电量低至无法支持工作时，“低电量”指示器将会向系统发出警告。上位机可通过串行接口进行配置和控制：“A”版本为I2C，“B”版本为SPI。除了电流负载，极端温度也会对电池性能和使用寿命产生不利影响。NBM器件的工作温度范围很宽（-40℃至85℃），因此同样适用于环境条件难以预测的室内应用和恶劣的室外工业应用。

增加环境效益

延长工作寿命不仅有助于减少低功耗物联网(IoT)和其他便携式应用（如钥匙扣）中的废旧电池数量，还使得过去只能由AA-类或AAA-类电池提供动力的应用有望改用纽扣电池。NBM5100A/B和NBM7100A/B采用新颖的两阶段能量管理方法、智能学习算法和低待机电流，有助于延长无线物联网应用的电池寿命，同时降低与电池更换相关的维护成本。

结论

Nexperia的NBM7100A/B和NBM5100A/B智能电池增强器IC为解决物联网设备的电池寿命问题提供了创新的解决方案。通过优化电池管理和脉冲负载处理，这些IC不仅延长了电池寿命，还提高了设备的可靠性和环境友好性，为物联网应用的普及和发展提供了强有力的支持。