在2011年，我們看到了圍繞智能能源的很多興奮。例如，北美的公用事業公司正忙于安裝智能電表。在巴西，該國的電力監管機構 Agencia Nacional de Energia Eletrica 呼吁為該國建造一個完整的智能電表，這引起了極大的興奮。在歐洲，一些公用事業公司正在創造自己獨特的方式來通過智能電表進行通信。

當時引起了更多轟動，許多公司都在推廣家庭局域網 （HAN） 解決方案。周圍有令人興奮的愿景，包括每臺洗衣機、烘干機、冰箱……甚至燈泡上的能量測量裝置。每個設備都可以通過 ZigBee、藍牙或其他低功耗、短距離通信協議方便地與家庭路由器通信。

時至今日，北美大部分地區以及歐洲和亞洲的許多國家都安裝了智能電表。公用事業公司正在監控電力使用情況。他們還省去了一些抄表員，因為抄表員會走遍社區手動抄表。但是，構建完整的智能能源的愿景是不同的。例如，我們并沒有真正測量每個燈泡上的能量，這可能是由于此類系統的高成本與運行一盞燈的能量成本相比。進一步降低這種能源成本的是低能耗光源，如緊湊型熒光燈和 LED。也許我們只是在某些粒度級別上最大化了我們對數據的需求。然而，這不是應該引起絕望的情況。畢竟，雖然智能能源的一個愿景并沒有成為現實，

以咖啡為例。十年前，北美的大多數人和餐館通常會在玻璃或陶瓷壺中煮咖啡，然后將其放在燃燒器上以保持溫暖。那個燃燒器不僅消耗能量，而且還慢慢地煮咖啡，破壞了味道。當有人想出將咖啡放入保溫瓶中以保持咖啡熱量的好主意時，喝咖啡的人會欣喜若狂。這一步使咖啡“離線”，因為它不再連接到電網。結果，咖啡制作消耗更少的能量，并產生更好的味道。這是智能能源的一個很好的例子嗎？

咖啡示例與工程系統的其他概念相似，這些概念既能最大限度地提高性能又能節省能源。一個巨大的進步是 nanoPower 技術，其中某些部件的電流消耗處于靜止狀態 - 不運行，但也沒有完全關閉。較新的產品利用先進的模擬 CMOS 工藝技術，以極小到幾乎無法測量的納安電流運行。這些系統具有兩個主要的節能優勢：首先是循環工作，其次是分散功耗架構。接下來，讓我們看一些提供 nanoPower 技術優勢的器件和電路示例。

煙霧探測器是最早的物聯網 （IoT） 設備之一。通常，它們預計可以使用電池運行 10 年，支持在停電期間不經常更換電池和運行。圖 1 顯示了典型的現代煙霧報警器的框圖，該報警器具有電池、多個 DC/DC 轉換器、微控制器、RF 通信、傳感器（可能是各種架構）和壓電蜂鳴器。表 1 是基于現代組件的每個模塊的電流消耗示例值。在光學煙霧傳感器的情況下，運行 LED 的峰值電流將在 mA 范圍內，但平均下降，因為 LED 通常以相對不頻繁的速度循環進入。在大多數警報中，有源電路可能僅在 0.05% 的時間內對空氣進行采樣。因此，在 99.95% 的時間里，系統以靜止模式運行。剔除可能具有完全不同占空比的射頻電路，全功率模式下的主電路將消耗 11mA。在靜態期間，主電路將消耗 5.5μA。因此，有源電路每秒消耗的平均電流為11mA X 0.0005 = 5.5μA，也就是說平均電流消耗為11μA。請注意，任何超過 1 μA 的靜態電流都會開始影響系統電池壽命。因此，在 10μA 電流消耗范圍內，每增加 1μA 電流會影響 1500mAhr 電池壽命一年。這意味著平均電流消耗為 11μA。請注意，任何超過 1 μA 的靜態電流都會開始影響系統電池壽命。因此，在 10μA 電流消耗范圍內，每增加 1μA 電流會影響 1500mAhr 電池壽命一年。這意味著平均電流消耗為 11μA。請注意，任何超過 1 μA 的靜態電流都會開始影響系統電池壽命。因此，在 10μA 電流消耗范圍內，每增加一個 μA 電流會影響 1500mAhr 電池壽命一年。

圖 1. 典型的現代煙霧探測器框圖

*DC/DC 功耗基于 50mA 輸出電流，效率約為 77%。

nanoPower 技術還可以通過關閉系統內的電路來提供優勢。在這種類型的架構中，電池監控和實時時鐘等關鍵組件保持運行。微控制器和射頻電路等主要耗電設備要么關閉，要么進入最低功耗模式。圖 2 中的電路顯示了一個用于監控電池電壓的 nanoPower 窗口比較器。比較器提供有價值的安全功能，僅在電池高于或低于允許電壓時發送警報。系統微控制器不必運行，除非它收到來自比較器的警報，比較器以 900nA 的典型電流運行。從本質上講，這變成了一種智能能源架構：它盡可能地節省能源，

圖 2. 監控電池電壓的 nanoPower 窗口比較器

展示 nanoPower 技術優勢的最后一個示例是來自壁式電源或電池的電源，通常稱為 ORing 二極管電源。在此類電源中，優秀的設計人員會將肖特基二極管與電池電源串聯。這種方法限制了電壓降，因此限制了二極管上的功率損耗，同時仍然保護了電路。例如，新型MAX40200 理想二極管電流開關在承載 1A 電流時下降低至 85mV，而在承載 500mA 電流時下降通常為 43mV。這種性能是典型肖特基二極管的兩到四倍，巧妙地節省了數十到數百毫瓦的電池電量。

就像我們的咖啡示例一樣，智能能源架構正在發生變化。各種子系統基本上與中央處理器斷開連接并定期檢查，從而大大降低了能源消耗。憑借先進的處理和模擬架構，這些構建模塊現在消耗的功率前所未有地低。然而，新的智能能源運動不僅僅是能源測量和通信。新的智能能源包括智能系統架構和先進的組件，共同提高系統電池壽命和可靠性，并在此過程中解鎖新應用。