本設計方案回顧了典型的資產跟蹤方案，展示了MAX3864x nanoPower降壓轉換器系列如何以其高效率和小尺寸在小型便攜式產品中實現更長的電池壽命。

介紹

新的低功耗數據連接由于其低部署成本而引發了資產跟蹤解決方案的激增。這些影響可以在多種應用中看到，特別是運輸和供應鏈管理。

在典型應用中，傳感器從給定位置提供更新，傳輸有關溫度、濕度、壓力和運動的數據。傳感器只需要傳輸少量數據，從而實現更高的覆蓋范圍和超低功耗，從而延長設備壽命。傳感器的電池必須持續數周到數年。資產跟蹤， 取決于應用程序， 可能需要部署多個跟蹤器設備.因此，這些資產跟蹤器設備還必須小巧、便攜且具有成本效益。

在本設計解決方案中，我們討論了典型的電池供電資產跟蹤器器件遇到的電源管理挑戰，并展示了一個使用小型高效降壓轉換器的示例。

邊緣到企業通信

被跟蹤的資產通過信標傳輸數據， 信標通過專用蜂窩網絡到達服務器.從這里，數據到達企業門戶進行資產管理和分析。

在工廠環境中，資產跟蹤將設施、車隊設備和維護的管理整合到一個平臺中，從而提高了安全性、生產力并延長了資產壽命。

資產跟蹤網絡

新一代信標直接連接到專用蜂窩網絡 （LTE-M， NB-IoT）， 無需使用藍牙與網關通信.這些技術可能非常不同，但都具有低功耗的特點，可實現數年的電池壽命（表 1）。?

典型資產跟蹤系統

圖 2 顯示了一個典型的資產跟蹤器框圖。三系堿性電池提供2000mAh的電量。降壓穩壓器為板載控制器、傳感器和無線電供電。

圖2.資產跟蹤器框圖。

對于要求苛刻的資產跟蹤應用，系統必須使用 3 節堿性電池持續使用一年，深度睡眠時僅消耗 100μA 電流，每天傳輸一次 100mA 電流，持續約 2 分鐘（圖 3）。雖然確實，根據LTE-M或NB-IoT資產跟蹤器支持的功率水平和其他選項，電流可能會更高，但對于我們的討論，我們將堅持100μA至100mA范圍。

圖3.資產跟蹤器當前配置文件。

高使用性能需要仔細選擇每個模塊，以實現最低功耗。降壓穩壓器必須在 100μA 至 100mA 的寬范圍內保持高效。例如，降壓轉換器平均效率損失 4%，這意味著現場部署減少約兩周。

超低靜態電流

降壓轉換器的靜態電流尤其重要，因為該器件大部分時間處于深度睡眠或安靜模式，功耗僅為100μA或更低。與 V外= 1.8V，深度睡眠時的輸出功率為P外= 1.8V × 100μA = 180μW。= 90%，輸入功率為：

p在= 180μW/0.9 = 200μW

如果不仔細選擇降壓轉換器，并且具有3μA的典型靜態電流和3.6V輸入電壓，則額外的功耗為：

P'在= 3μA × 3.6V = 10.8μW

最終降壓轉換器效率為：

?= P外/（P在+ P'在） = 180/（200 +10.8） = 86%

3μA 的靜態電流使降壓轉換器失去了 4 個效率點，從而顯著加快了電池耗盡速度！

另一方面，靜態電流為300nA的降壓轉換器幾乎不會降低效率，僅降低半個百分點。對于資產跟蹤應用，選擇具有超低靜態電流的降壓轉換器至關重要，因為系統大部分時間都處于“安靜”模式并依賴電池。

毫微功耗降壓轉換器

作為高效率的一個例子，圖4所示的nanoPower超低靜態電流降壓DC-DC轉換器采用1.8V至5.5V輸入電壓工作，支持高達175mA的負載電流，峰值效率為96%。在休眠模式下，它僅消耗 5nA 的關斷電流。該器件采用節省空間的 1.42mm × 0.89mm 6 引腳晶圓級封裝（2 x 3 凸塊 WLP，0.4mm 間距）。如果根據NB-IoT或LTE-M網絡中的功率水平需要更高的電流，則姊妹器件可以提供更高的電流。

圖4.集成降壓轉換器。

體積小

毫微功耗降壓轉換器的應用尺寸如圖5所示。得益于其WLP封裝、高開關頻率操作和小的外部無源器件，降壓轉換器的凈PCB面積僅為7.1mm2.

圖5.資產跟蹤器降壓轉換器應用（7.1mm2凈面積）。

效率優勢

圖6顯示了具有3.6V輸入和1.8V輸出的降壓轉換器的效率曲線。高負載下的同步整流以及輕負載和超輕負載下的脈沖操作可確保在寬工作范圍內實現高效率。

該 IC 在 100μA 時具有 87.5% 的高效率工作電流，在 100mA 時具有 92% 的效率，是資產跟蹤應用的理想選擇。與其他解決方案相比，該降壓轉換器具有多個效率點的優勢。

圖6.MAX38640A效率曲線

高效率和更小占地面積的好處齊頭并進，從而減少熱量產生。這有助于設計更小、更冷的資產跟蹤器，減輕設備過熱的擔憂。

結論

資產跟蹤器，根據其具體應用，必須在現場運行數周到數年，僅由小型電池供電。這種類型的操作需要仔細選擇每個模塊，以實現最小的功耗。降壓穩壓器必須在數十微安至數百毫安的寬輸入電流范圍內高效工作。MAX3864x 毫微功耗降壓轉換器系列具有高效率和小尺寸，為資產跟蹤應用提供理想的電源方案。

審核編輯：郭婷