提前應(yīng)對(duì)電動(dòng)滑板車、電動(dòng)自行車和其他位置跟蹤物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的電力挑戰(zhàn)

電動(dòng)滑板車和電動(dòng)自行車配備了導(dǎo)航功能，可以讓租客找到最近的可用騎行。它們只是具有位置跟蹤功能的新型移動(dòng)或可穿戴物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的一個(gè)例子。

從電源管理的角度來看，在這些空間受限的產(chǎn)品中設(shè)計(jì)位置跟蹤功能尤其具有挑戰(zhàn)性。讓我們仔細(xì)看看這篇文章中的電源挑戰(zhàn)，以及如何克服它們。

廣泛的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)功率要求

任何低功耗應(yīng)用在以下方面都面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：

保持緊湊的印刷電路板區(qū)域

管理散熱

延長(zhǎng)電池壽命

應(yīng)對(duì)噪音的影響

管理多個(gè)電源軌

快速進(jìn)入市場(chǎng)

將導(dǎo)航功能添加到組合中，您必須根據(jù)可用的不同全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）處理潛在的各種功率要求。全球定位系統(tǒng)（GPS）在美國(guó)使用，而歐洲有伽利略，日本有QZSS，俄羅斯有GLONASS。GNSS 衛(wèi)星廣播一條消息（L1 信號(hào)），其中包括衛(wèi)星的識(shí)別特征模式、位置以及時(shí)間。接收器依靠信號(hào)來確定其位置，計(jì)算其與至少三到四顆不同衛(wèi)星的距離。此過程可能需要幾秒鐘（在熱啟動(dòng)條件下）到幾分鐘（冷啟動(dòng)）不等。眾所周知，GPS相當(dāng)耗電，這使得它與它被設(shè)計(jì)的低功耗設(shè)備不一致。

雖然熱啟動(dòng)顯然是有利的，但我們?cè)谶@里討論的許多產(chǎn)品的位置跟蹤必須相當(dāng)恒定地對(duì)電池造成壓力。這是一項(xiàng)計(jì)算密集型工作。以下是Google軟件工程師如何回答有關(guān)Quora智能手機(jī)中GPS和電池使用情況的問題：

“GPS很昂貴，因?yàn)樗且粋€(gè)非常慢的通信通道 - 你需要以每秒50比特的速度與三到四顆衛(wèi)星進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的通信。沒有像其他通信機(jī)制那樣的時(shí)間劃分，因此需要在任何通信期間為天線供電。更糟糕的是，當(dāng) GPS 打開時(shí)，系統(tǒng)無法進(jìn)入睡眠狀態(tài)。Android和iPhone等移動(dòng)設(shè)備之所以能夠?qū)崿F(xiàn)電池壽命，主要是因?yàn)樗鼈兛梢苑e極快速地進(jìn)入和退出睡眠狀態(tài)。GPS可以防止這種情況發(fā)生。

許多手機(jī)同時(shí)使用GLONASS和GPS芯片來提高定位精度。但是，通常情況下，GLONASS僅在GPS信號(hào)較差時(shí)才激活 - 這種方法可以保留手機(jī)的電池壽命。

使用體積更小的電感器

那么，您可以做些什么來降低功耗，同時(shí)仍然在緊湊型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)連續(xù)、準(zhǔn)確的位置跟蹤？一些答案在于您的電源轉(zhuǎn)換器架構(gòu)。與其采用傳統(tǒng)的多 DC-DC 解決方案，不如考慮單電感、多輸出 （SIMO） 電源轉(zhuǎn)換器架構(gòu)。通過減少所需的笨重和昂貴的電感器數(shù)量，SIMO架構(gòu)可節(jié)省空間并提高效率，從而延長(zhǎng)電池壽命。

MAX77654超低功耗電源管理IC是Maxim的SIMO產(chǎn)品組合中最新的解決方案之一，具有SIMO降壓-升壓穩(wěn)壓器、兩個(gè)低壓差穩(wěn)壓器（LDO）和高度可配置的線性充電器。MAX2的框圖參見圖77654。該器件的降壓-升壓穩(wěn)壓器為所有 SIMO 通道提供高達(dá) 500mA 的總輸出電流和 0.8V 至 5.5V 的輸出電壓范圍。500mA的輸出電流在這里需要強(qiáng)調(diào)。由于位置跟蹤設(shè)備旨在通過利用更多衛(wèi)星來消除盲區(qū)，這會(huì)產(chǎn)生更加計(jì)算密集型的情況，需要該水平的輸出電流。MAX77654還具有其他特性，非常適合跟蹤設(shè)備、耳戴式設(shè)備、可穿戴設(shè)備和其它緊湊型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用：

低功耗（使能 6 個(gè) SIMO 通道和 3 個(gè) LDO 時(shí)為 2μA）

高效率（降壓模式下高達(dá) 91%）

小尺寸 （2.79 毫米 x 2.34 毫米 x 0.5 毫米）

圖2.MAX77654原理框圖

使用單個(gè)部件，您可以覆蓋終端設(shè)備上的多個(gè)導(dǎo)軌。因此，在規(guī)劃下一個(gè)位置跟蹤或其他緊湊型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備時(shí)，請(qǐng)考慮 SIMO 電源轉(zhuǎn)換器架構(gòu)如何幫助您實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)。

審核編輯：郭婷