在支持物联网的应用中延长电池寿命的额外技巧

讨论一下延长物联网耗电设计的电池寿命的方法，包括不同的软件改进和设备选项。

根据终端设备的特性，软件可以成就或打破我们对电池寿命的期望。无线连接的设备可以通过延长待机时间和减少报告数据的频率来延长电池寿命。

以传感器到云的 Sub-1GHz 设备为例。温度、湿度和空气纯度水平等环境数据不会很快发生变化，因此每 30 或 60 分钟的报告间隔就足够了。在待机期间，传感器可能处于休眠状态；只有无线电可能必须以更快的间隔时间唤醒以检查回网关并查看用户是否请求了新数据。

一些终端设备有更严格的限制，无法入睡。例如，对于烟雾探测器或安全设备，检测到的烟雾或玻璃破碎是必须立即报告的关键事件。有一些技巧可以通过这些应用程序中的软件更改来延长电池寿命。为延长电池寿命，如果安装位置距离网关较近，我们可以降低无线发射功率。另一个技巧是在无线微控制器 (MCU) 休眠时让关键传感器始终开启，等待事件发生。传感器唤醒 MCU 以发送关键事件消息。

为我们的应用选择合适的低功耗设备是延长电池寿命的另一种方法，但由于设备众多，很难找到合适的设备。我想重点介绍两种在传感器到云生态系统中很有用的设备。第一个是LPV802 纳米功率双运算放大器 (op amp)，它可以在我们的低功耗无线 PIR 运动检测器参考设计中实现始终开启的超低功耗运动感测，支持传感器到云网络。运算放大器有很多用途，但该设备也非常适合烟雾探测器和任何优先考虑低功耗的应用。

LPV801（单通道）和 LPV802（双通道）组成了超低功耗运算放大器系列，适用于由电池供电的无线和低功耗有线设备 中的 感测应用。LPV80x 放大器的带宽为 8kHz，静态电流为 320nA，可最大限度降低运行电池寿命至关重要的设备（如 CO 检测器、烟雾检测器和 PIR 运动检测器）消耗的功率。

除超低功耗特性外，LPV80x 放大器还具有实现毫微微安偏置电流的 CMOS 输入级。LPV80x 放大器还特有一个负轨感测输入级和一个相对于电源轨的摆幅为毫伏级的轨到轨输出级，从而尽可能保持最宽的动态范围。LPV80x 设有电磁干扰 (EMI) 保护，可降低来自手机、WiFi、无线电发射器和标签阅读器的无用射频信号对系统造成的影响。

图 1：无线被动红外 (PIR) 运动检测器参考设计框图

可能感兴趣的第二个器件是 DRV8833 双 H 桥电机驱动器，具有低功耗睡眠和驱动两个直流电机或一个步进电机的能力。该器件具有两个 H 桥驱动器，能够驱动两部直流刷式电机、一部双极步进电机、多个螺线管或其他感性负载。

每个 H 桥的输出驱动器模块由配置为 H 桥的 N 沟道功率 MOSFET 组成，用于驱动电机绕组。每个 H 桥均具备调节或限制绕组电流的电路。

双路 H 桥电流控制电机驱动器

可以驱动两部直流电机或一部步进电机

低金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 导通电阻：高侧 (HS) + 低侧 (LS) 360mΩ

输出电流（VM = 5V，25°C 时）

采用 PWP/RTY 封装：每条 H 桥的 RMS 电流为 1.5A，峰值电流为 2A

采用 PW 封装：每条 H 桥的 RMS 电流为 500mA，峰值电流为 2A

可以将输出并联，以实现

3A RMS 电流、4A 峰值电流（PWP 和 RTY 封装）

1A RMS 电流、4A 峰值电流（PW 封装）

宽电源电压范围：
2.7V 至 10.8V

PWM 绕组电流调节/电流限制

耐热增强型表面贴装封装

该器件利用故障输出引脚实现内部关断功能，提供过流保护、短路保护、欠压锁定和过热保护。另外，还提供了一种低功耗休眠模式。

可调限流电路是该设备的另一个不错的特点。我们可以通过避免因电机停转或其他故障而产生的不必要的电机电流来延长电池寿命。智能电子锁、阻尼器和执行器系统以及任何小型电机应用都可以从低功率限流电机驱动器中受益。

图 2：智能阻尼器参考设计板上的 DRV8833 (U3)

德州仪器 (TI) 有几个使用 DRV8833 电机驱动器的参考设计。