安森美半導體提供行業最低功耗到藍牙低功耗技術

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Fig 1
超低功耗。這4個字在半導體行業隨便濫用,特別是當涉及藍牙低功耗功能的無線電系統單晶片(SoC)。然而,根據無線電SOC的特點和目標應用的需求,聲稱「超低功耗」可能並不總是準確的或適用的。
那麼系統級設計人員應當追尋什麼特徵以便使他們具備藍牙低功耗技術功能的設備真正的具備低功耗?

對於物聯網邊緣節點設備或「互聯」的健康和保健應用,設計人員在比較藍牙低功耗無線電SoC之間的系統功耗水準時必須考慮至少以下參數:
• 電源轉換。大多數的藍牙低功耗無線電SOC工作在寬輸入電壓水準以滿足不同電池的需求。然而,電池的電壓通常不同於藍牙低功耗射頻(RF)路徑的工作電壓,以及片上快閃記憶體、處理內核和記憶體的工作電壓。因此,高效的片上電源轉換很重要,以獲得盡可能低的功耗。
• 工作週期。接收(Rx)和傳輸(Tx)電流顯然對功率預算很重要,但是,大多數藍牙低功耗應用的矛盾是,它們大部分時間實際上沒有做任何工作。資料的採樣、傳輸和接收通常以非常低的資料速率進行,因此設備的睡眠電流往往成為應用整體功率預算的主要因素。

真正的超低功耗無線電SoC
Fig 2

為了應對物聯網和「互聯」的健康與保健應用快速演變的需求,安森美半導體最近推出了RSL10多協議藍牙®5認證的無線電SoC,提供業界最低功耗。

對於RSL10,其定義的「超低功耗」特性,首先用於通常是電池供電的應用(例如,使用1.5 V AAA電池、3伏2032鈕扣電池、1.25伏10 A 鋅空氣電池的設備),並在正常運行時的資料輸送量較低。

RSL10的藍牙低功耗RF路徑「本身」工作在1.1 V,但為確保適用於從1.1 V到3.6 V的電池電壓範圍,RSL10有利於高效的片上DC-DC轉換,以及調節以適當的電壓饋電系統的其它部分。

例如,如果RSL10由一個3 V 2032紐扣電池供電(這將是許多醫療或遠端感測物聯網應用的情況),可以達到下面的睡眠模式電流:
• 25 nA ,由外部引腳喚醒。
• 40 nA ,由外部引腳或內部計時器喚醒
• 100 nA ,由外部引腳或內部計時器喚醒和8 kB RAM保留

大多替代的藍牙低功耗無線電SoC需要兩到三倍電流量以保持類似的模式。

此外,RSL10在Rx模式的電流為3.4 mA和在Tx模式的電流為4.6 mA,在這兩種情況下,這些數位都是可以使用通過新的藍牙5標準建立的2 Mbps資料率實現的。

那麼,這些數位如何應用於應用開發人員需要根據應用的工作週期知識計算電池使用時間的實際情況下呢?

考慮下圖所示的例子,其中遠端感測應用處於啟動的藍牙低功耗傳輸工作週期,每2秒的工作時間一次。剩餘的時間應用處於睡眠模式(從外部引腳喚醒)或不發送或接收資料。
Fig 3

對於一個具有24位元組負載的完整的廣告事件(發射功率為0dBm),RSL10將在持續的7 ms消耗約700 uA。藉由這資訊,很容易將藍牙低功耗與電池容量關聯。

欲即時一覽RSL10功耗的優勢,請在加利福尼亞聖克拉拉舉行的物聯網世界蒞臨安森美半導體展臺(931號展位)。

關於RSL10 的更多資訊,請觀看RSL10概覽影片!

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