物聯網(IoT)技術的不斷進步逐漸減小了相關器件的外形尺寸和功耗，使得許多新的電池供電應用成為可能。例如，遠程布置的“智能農業”土壤濕度傳感器可以提供無線數據，幫助農民提高產量，使其農場更加環保。在龐大的倉儲設施中，無線傳感器定期發送溫度測量值，幫助倉庫操作員確保環境溫度與倉儲貨物的需求相匹配。盡管這些創新很有價值，但它們的一個主要缺陷是電池電量。在偏遠地區安裝傳感器時，通常沒有可用的固定電源，而固定電源的安裝成本又過高。這篇博客將探討物聯網設備的運行如何損害電池容量，并介紹Nexperia開發的突破性IC，該產品可以延長電池壽命，從而大大降低更換電池的頻率。

脈沖操作會拉低電池電壓

溫度、壓力和濕度等環境變量的變化通常非常緩慢，因此不需要頻繁測量，也許幾小時才測量一次。同樣，許多監控攝像機僅在檢測到監控地點發生位移時才需要捕捉和傳輸視頻信號。因此，這些設備在工作時大部分時間都處于待機或睡眠模式，只有在記錄和傳輸讀數或視頻流時才會定期喚醒。長時間處于睡眠模式有助于節省電能（耗電量僅為幾微安培），并且僅需使用鋰原鈕扣電池（如CR2032）或亞硫酰氯鋰電池（如LS14250）便能工作數年。非充電式鋰原電池的能量密度高，保質期長。

對于鋰原電池來說，睡眠模式不是問題。然而，當設備的微控制器、傳感器和無線射頻（LoRa、Wi-Fi、Zigbee）都完全通電時，偶爾發生的周期性短脈沖活動（脈沖模式）會帶來問題。這些脈沖僅持續幾毫秒，卻要消耗10到100毫安電流，大大增加了紐扣電池的負荷。紐扣電池制造商是根據相對較低的標準電流（＜1-3 mA）來計算產品壽命的。長時間處于這種短暫的大電流脈沖模式會損害電池的整體容量（使用壽命），同時高負荷時會導致電壓顯著下降，有可能使其電壓過低，無法為應用供電。

智能電池增強器IC可保持電壓水平恒定

Nexperia的NBM7100A/B和NBM5100A/B是開創性的新型電池管理IC，可將典型鈕扣式鋰電池的壽命延長10倍，同時將脈沖負載的峰值輸出電流提高25倍。這些IC包含兩個高效DC/DC轉換級和一個智能學習算法。第一個轉換階段以較低速率將電池的能量轉移到電容儲能組件。第二個階段利用之前存儲的能量實現可調節的高脈沖（最高200 mA）電流輸出，可編程調節范圍為1.8 V到3.6 V。智能學習算法則負責監測在重復負載脈沖周期中使用的能量，并不斷優化第一階段的DC-DC轉換，盡可能減少儲能電容中的過多電荷。在未執行能量轉換周期（即待機狀態）時，這些器件消耗的能量低至50 nA。如需NBM7100A/B和NBM5100A/B產品規格書、樣片測試、采購、BOM配單等需求，請加客服微信：13310830171。

當電池接近壽命終點時，電壓會變低，電池化學恢復時間會變長，此時欠壓保護功能會抑制儲能電容的充電循環。當電池電量低至無法支持工作時，“低電量”指示器將會向系統發出警告。上位機可通過串行接口進行配置和控制：“A”版本為I2C，“B”版本為SPI。除了電流負載，極端溫度也會對電池性能和使用壽命產生不利影響。NBM器件的工作溫度范圍很寬（-40℃至85℃），因此同樣適用于環境條件難以預測的室內應用和惡劣的室外工業應用。

增加環境效益

延長工作壽命不僅有助于減少低功耗物聯網(IoT)和其他便攜式應用（如鑰匙扣）中的廢舊電池數量，還使得過去只能由AA-類或AAA-類電池提供動力的應用有望改用紐扣電池。NBM5100A/B和NBM7100A/B采用新穎的兩階段能量管理方法、智能學習算法和低待機電流，有助于延長無線物聯網應用的電池壽命，同時降低與電池更換相關的維護成本。

結論

Nexperia的NBM7100A/B和NBM5100A/B智能電池增強器IC為解決物聯網設備的電池壽命問題提供了創新的解決方案。通過優化電池管理和脈沖負載處理，這些IC不僅延長了電池壽命，還提高了設備的可靠性和環境友好性，為物聯網應用的普及和發展提供了強有力的支持。