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采用蓝牙低功耗和SoC实现电池10年使用寿命

发布时间：2022-05-14 14:15:34编辑：来源：

大家好，小科来为大家解答以上问题。采用蓝牙低功耗和SoC实现电池10年使用寿命这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

解答：

1、对于许多小型便携的物联网(IoT)应用来说，“圣杯”是无线连接中使用的纽扣电池具有10年的使用寿命。

2、这并不容易，因为大多数廉价纽扣电池提供的最大容量只有240mAh左右。

3、通过选择低睡眠电流消耗的片上无线电系统(SoC)，短距离和长距离无线连接都可以达到10年。

4、为了让一个低容量的纽扣电池，比如240mAh，有10年的电池寿命，无线设备通常大部分时间都处于睡眠状态，只有偶尔醒来进行无线传输，如下图1所示。

5、例如，与5秒的传输间隔(每小时120次无线传输)相比，7毫秒的唤醒时间产生的占空比为0.14%的唤醒时间和99.86%的睡眠时间。

6、因此，为了在纽扣电池中实现10年的电池寿命，低功耗的深度睡眠是必不可少的。

7、图一。睡眠和唤醒时间占空比

8、为了实现10年的电池寿命，蓝牙低功耗是短距离到中距离无线连接的首选，这取决于发射(Tx)和接收(Rx)功率，通常为30到50米。

9、亚千兆赫软件定义无线电(SDR)是1000米以上长距离的理想选择。

10、蓝牙低能耗

11、广告

12、低功耗蓝牙使用40信道分区(相隔2MHz)在2.4GHzISM频段工作。

13、三个RF频道(37、38和39)专用于广告功能，可以发现附近可用的设备。

14、通道0-36专用于数据。

15、广告频道(图2)分布在频谱的不同部分，以提供抵抗802.11/Wi-Fi干扰的能力。

16、图二。蓝牙低功耗广告渠道

17、广告包装

18、广告的数据单元称为协议数据单元(PDU),具有两个字节的报头，用于指定数据有效载荷的类型和长度，最大37个字节(广告地址为6个字节，数据为31个字节)。

19、图3。蓝牙低功耗广告包

20、与不可及相比，可及。

21、蓝牙低功率广告包可以是可连接的或不可连接的。

22、图4描述了功率分析器捕获的RSL10系统级封装(RSL10SIP)蓝牙低功率模块的“3广告”事件，该模块可以连接(左)和断开(右)，发射功率为0dbm。

23、虽然这两个事件都使用通道37、38和39，并且持续7毫秒，但可连接事件包括每个通道的RX脉冲。

24、这是有意义的，因为可连接的事件也希望被接收。

25、所获得的功率分析仪的测量结果显示，可连接的平均电流为711.624uA，不可连接的平均电流为504.307uA

26、同时，对于蓝牙低功耗协议栈，RSL10SIP的深度睡眠电流为160nA(用于预留16KBRAM)，运行内部定时器自行唤醒。

27、图4。可联系与不可联系的广告包装

28、 RSL10SIP电池寿命(5字节)

29、在上述条件下，图5确认RSL10SIP的实际电池寿命将在10.97年(2.5秒广告间隔，可连接)和27.26年(5秒广告间隔，不可连接)之间。

30、这些计算基于240mACR2032纽扣电池和5字节数据传输(PDU)的使用。

31、图5。RSL10SIP的实际电池寿命

32、与实际电池寿命相比的理想电池寿命。

33、锂离子纽扣电池配有数据表，用于绘制给定负载的连续放电特性。

34、在图6中的CR2032电池示例中，该图捕捉了恒定190uA负载的放电曲线。

35、图5中RSL10SIP的平均电流范围为865nA至1.57uA，比190uA的曲线要轻得多。

36、我计算“理想VBAT”时，用库仑计测得240mAh，从100%满电到0%空电，用标有“理想VBAT”的红色虚线表示。

37、按钮单元格实际上永远不会显示红色虚线。

38、知道“实际VBAT”放电曲线位于红色虚线和蓝色CR2032190uA放电曲线之间，我将“理想VBAT”降低15%，得到绿色“实际VBAT”放电曲线。

39、图6。连续放电特性

40、如果数据大小从5字节增加到31字节，下图7显示了RSL10SIP电池的使用寿命。

41、图7。RSL10SIP电池的使用寿命(31字节)

42、专有射频协议

43、专有的Sub-GHz无线电设计用于更长距离的无线传输。

44、 AXM0F24窄带SoC的链路预算为153db(16dbmTx功率和-135Rx灵敏度)，可以传输37公里或23英里的距离(915MHz，30db衰减余量)。

45、对于1.1km的距离，AXM0F243超过了10年的实际续航要求。

46、图8。实际电池寿命为8。AXM0F243

47、通过使用合适的无线电SoC进行短距离和长距离传输，完全可以实现10年的电池寿命。

48、支票

本文到此结束，希望对大家有所帮助。

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