延长物联网设备的电池寿命

随着在家庭和建筑物中安装更多智能设备，无线传感器越来越受欢迎。电池供电的无线设备几乎可以在任何地方轻松安装，但从易用性或成本角度来看，频繁更换电池并不理想。

例如，如果我们使用无线传感器节点改造商业建筑以将其转变为智能建筑，则可能需要安装数千个无线传感器节点，这些节点与恒温器、烟雾和火灾探测器等各种设备相连。由于将电源电缆连接到每个节点是不切实际的，因此电池是必要的电源。然而，当需要更换这些无线传感器节点中的数千个电池时，会产生巨大的劳动力成本。

我们可以通过采用占空比方法来延长物联网 (IoT) 传感节点的电池寿命。这是节点通电的地方，记录传感器的测量值，将该数据无线传输到中央集线器或网关，然后通过低功耗模式或负载开关自行关闭。但是，某些应用程序（例如星型网络或某些蓝牙® 设备）如果必须唤醒才能传输或传递消息，则它们无法长时间保持低功耗模式。

当智能设备需要更多功率来运行电机（例如智能锁或智能通风口）时，电池寿命更多地取决于如何产生更高的功率来运行电机，而不是运行无线电所需的较低功率。德州仪器 (TI) 有两个独立的参考设计，分别用于演示智能锁和智能通风口应用。该智能锁参考设计启用5年以上的电池续航时间4个AA电池和智能减震控制与压力，湿度和温度参考设计HVAC诊断展示 TI 的高效 DC/DC 降压拓扑与 DRV8833 低压电机驱动器配对。这些参考设计通过为应用选择更高效的电源拓扑（在本例中为高效降压转换器 TPS62745）以及通过延长蓝牙低功耗连接事件的占空比来实现更长的电池寿命。

图 1：智能风门控制参考设计框图

DRV8833 直接由电池供电，而系统的其余部分则由降压输出轨供电。在无线电传输期间，降压器在 9.1mA 时的效率超过 90%。与其他拓扑相比，高效降压可延长整个系统的电池寿命。

例如，智能风门控制参考设计使我们能够改变通风口的百叶窗位置。管道空气压力和温度可以通过算法实现自动化，这反过来又可以在家中实现按需控制的通风。压力和温度传感器可实现供暖、通风和空调 (HVAC) 系统组件监控，并可帮助确定维护计划。如果通风口之间存在温度或压力差，船上的算法可能会提示需要更换过滤器并通知房主。该设计还可用作商业应用中的可变风量控制器。

随着无线智能传感设备变得依赖电池，电源拓扑对于在简单的电机控制设计和“永远在线”应用中实现长电池寿命变得更加重要。