你需要了解的IoT器件(电池工作、低消耗)解决方案
一次电池物联网设备 许多小型IoT器件要求用一次电池长期工作。 解决方案概要 关于升压IC 电路框图(a)是可将MCU直接连接到电池的情况。简单的IoT/安全/可穿戴/医疗的小型器件多为这种结构。 近年来,在1.8V~3.8V的大范围内工作的MCU越来越多,这种情况下,无需使用电源IC,即可直接连接到电池使用。对此,RF和传感器需要3.3V的固定电压,即使工作电压宽也为了要满足规格,大多需要一定电压以上的电压,即需要升压IC。RF和传感器不会一直工作,有时RF也会每天通信一次,而且是几秒钟。 此外,即使看起来像一直在工作,其实有很多情况是通过细致地ON/OFF控制降低消耗电流,使电池耐用。为实现上述工作,在需要时,MCU将对RF和传感器的工作进行ON/OFF控制。此外停止时,不仅会停止RF和传感器的功能,还会使升压IC及稳压器停止工作,可长时间使用电池。要抑制工作时的纹波,使其噪声频率恒定,PWM固定型适合。 关于LDO XC6233: 高速 XC6215: 低消耗 关于RESET IC 监视电池电压,电压下降时,向MCU发送信号。使用超低消耗型,抑制对电池的负担。 关于改善电池的耐久性的解决方案 / Push Button Load SW 电路框图(b)是一种通过添加Push Button负载开关,功能追加和大幅度改善电池的耐久性的解决方案。为了共享MCU控制和按钮控制需要开关引脚右侧的SBD和MCU的VDD的上拉电阻是需要的。

1、防止从产品出货到开始使用的电池放电
被称为“Storage模式”、“Ship模式”。最适合不能拆卸电池的设备。此时的消耗电流几乎为0。通过按下按钮,即可开始使用。当然,可与此IC共享MCU控制用的按钮。
2、可用作主电源ON-OFF开关
可用按钮代替机械开关进行ON-OFF。例如,最适合防水设备。MCU可向SHDN引脚发送信号,并关闭Push Button负载开关。此外,我们还准备了可通过长按按钮关闭Push Button负载开关的类型。
3、解除死机
设备死机等异常时,可有效利用长按按钮的OFF功能。选择长达5秒或10秒的类型误操作而关闭的可能性会降低,适用于死机对策。关闭后,再次按下按钮即可使之正常启动。并且Push Button负载开关作为对电池有益的功能,具有以下特点。
通过冲击电流防止功能,抑制启动时的冲击电流
启动完成后有PG引脚输出可起动使下一级电源IC和MCU工作。1.2V UVLO功能让Push botton负载开关进入Shutdown状态,有防止电池漏液的效果。 VOUT大幅下降时,通过输出短路保护功能进行Shutdown保护
Li-ion Polymer互联网设备
虽然是电池工作,但传感器和通信的频率高且功能复杂的IoT器件大多使用Li-ion/Polymer二次电池。对一次电池的充电控制和配合电源电压的超低消耗降压DCDC的追加是有代表性的电源解决方案。


解决方案概要
关于CHARGER IC
使用Li-ion/Polymer的IoT器件需要充电用电池充电IC和将电压降至MCU的电源电压范围内的降压DC/DC或稳压器。首先,我将说明电池充电IC的用法。充电电压(CV : Charge Voltage)和充电电流(CC : Charge Current)是基本选择。根据所需的充电电流,选择充电IC和电阻RISET。
XC6808: 5mA ~ 40mA XC6803: 40mA ~ 280mA XC6804: 200 mA ~ 800 mA
本电路框的Li-ion/Polymer电池是内置NTC,外置PCM(电池保护电路)的情况。无论内置/外置都需要PCM。关于NTC,如果没有内置在电池中,请注意放置场所并将其外置。如果不需要NTC,请通过电池充电IC指定的方法处理NTC连接引脚。这里显示充电状态的CSO引脚已用于向MCU发送充电情况。CSO引脚为N沟开漏输出,已通过电阻上拉到MCU的电源,以使信号的“H”电平与MCU的I/O电压范围相匹配。
如果用LED显示充电状态,则通过限制电流用电阻驱动LED,使该电源从VIN获得。这是为了避免用充电IC供应的充电电流驱动LED。VIN中放置了浪涌保护用TVS。因为是外部引脚,可能会有ESD等浪涌、及劣质USB适配器在无负载时也可能会产生相当高的电压,要用TVS和齐纳二极管采取对策。
XC6806
关于MCU专用降压DC/DC及LDO
XC9276: Iq = 200nA, 输出电压切换功能 XCL210: 线圈一体型 Iq = 0.5μA (无输出电压切换功能)
XC6504: Iq = 0.6μA, 无需输出电容
关于RF/Sensor专用降压DC/DC及LDO
RF和传感器也因电池电压高而需要降压DC/DC和稳压器。
XC9281: PWM, 世界最小解决方案(3.52mm2)/低EMI XC9282: PWM/PFM, 世界最小解决方案(3.52mm2)/低EMI XCL221: 线圈一体型 PWM,1.2MHz/高效/低EMI XCL222: 线圈一体型 PWM/PFM,1.2MHz/高效/低EMI
XC6233: 高速 XC6215: 低消耗
关于RESET IC
XC6136 N型: Iq~100nA (N型 : N沟开漏输出) XC6135 C型: Iq~100nA,传感引脚分离型 (C型 : CMOS输出)
关于Push Button重启控制器
关于作为死机对策而附加的Push Button重启控制器。
XC6190




