對于許多小的、便攜式物聯網(IoT)應用，“圣杯”是無線聯接使用的紐扣電池使用壽命達10年。

這并非易事，因為大多數便宜的紐扣電池提供的最大容量僅約240 mAh。

通過選擇睡眠電流消耗低的無線電系統(tǒng)單芯片(SoC)，短距離和長距離無線聯接都可以達到10年。

為了使容量較低的紐扣電池如240 mAh獲得10年的電池使用壽命，無線設備通常在大部分時間處于睡眠狀態(tài)，只是偶爾被喚醒以進行無線傳輸。

例如，相對于5秒的傳輸間隔（每小時120個無線傳輸）而言，7毫秒的喚醒時間產生的占空比為0.14％喚醒時間和99.86％休眠時間。

因此，紐扣電池要實現10年電池使用壽命，低功耗的深度睡眠必不可少。

為了達到10年的電池使用壽命，藍牙低功耗是短距離到中距離無線聯接的首選，取決于發(fā)射(Tx)和接收(Rx)功率，通常為30至50米。

對于任何超過1000米的更長距離，Sub Gigahertz軟件定義的無線電(SDR)是理想的選擇。

藍牙低功耗

廣告

藍牙低功耗使用40通道分區(qū)（相隔2 MHz）在2.4 GHz ISM頻段運行。

三個RF通道（37、38和39）專用于廣告功能，可發(fā)現附近可用的設備。通道0-36專用于數據。

廣告通道分配在頻譜的不同部分，以提供抗802.11 / Wi-Fi干擾的能力。

廣告包

廣告包的數據單元稱為協(xié)議數據單元(PDU)，具有一個兩字節(jié)的標頭，用于指定數據有效載荷的類型和長度，最多37個字節(jié)（廣告地址為6個字節(jié)，數據為31個字節(jié)）。

可聯接的對比不可聯接的

藍牙低功耗廣告包可以是可聯接的(Connectable)或不可聯接的(Non-connectable)。

描繪了功率分析儀捕獲的RSL10系統(tǒng)級封裝(RSL10 SIP)藍牙低功耗模塊可聯接（左）和不聯連接（右）的“3廣告”事件，發(fā)送功率均為0 dbm。

雖然兩個事件都使用通道37、38和39，并持續(xù)7毫秒，但Connectable事件包括每個通道的RX脈沖。

這是有道理的，因為Connectable事件也希望接收。所得的功率分析儀測量結果顯示可聯接的平均電流為711.624uA，不可聯接的為504.307uA。

同時，對于藍牙低功耗協(xié)議棧，RSL10 SIP的深度睡眠電流為160 nA（用于保留16 kbB RAM），并運行一個內部計時器以自喚醒。

RSL10 SIP電池使用壽命(5字節(jié))

在上述條件下，

證實RSL10 SIP實際電池壽命將在10.97年（2.5秒廣告間隔，可聯接的）到27.26年（5秒廣告間隔，不可聯接的）之間。

這些計算基于使用240 mA CR2032紐扣電池和5字節(jié)數據傳輸(PDU)。

理想的電池使用壽命對比實際的電池使用壽命

鋰離子紐扣電池隨附數據表，繪制給定負載的連續(xù)放電特性。

在CR2032電池示例中，捕獲了恒定190 uA負載的放電曲線。

捕獲的RSL10 SIP平均電流范圍為865nA至1.57uA，比190 uA曲線輕得多。

當我計算“理想VBAT”時，我用庫侖計測量240 mAh ，從100％充滿電量到0％電量為空，由標有“理想VBAT”的紅色虛線表示。紐扣電池實際上永遠不會表現出紅色虛線。

知道“實際VBAT”放電曲線位于紅色虛線和藍色CR2032 190 uA放電曲線之間的某個位置，因此我已將“理想VBAT”降額15％，以得出綠色的“實際VBAT”放電曲線。

如果將數據大小從5字節(jié)增加到31字節(jié)，則展示了RSL10 SIP電池的使用壽命。

專有RF協(xié)議

專有的Sub-GHz無線電旨在用于更長距離的無線傳輸。

憑借153 db（16 dbm Tx功率和-135 Rx靈敏度）的鏈路預算，AXM0F24窄帶SoC可以傳輸37公里或23英里（915MHz，30db衰減余量）的距離。

對于1.1公里的距離，AXM0F243超過了所需的10年實際電池使用壽命。

使用合適的無線電SoC用于短距離和長距離傳輸都完全有可能實現10年的電池使用壽命。

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