为您的物联网跟踪器选择合适的降压升压

窄带物联网 （NB-IoT） 和 LoRa （远程） 物联网设备必须仅由小型电池供电运行几年.为了降低功耗，必须仔细选择每个模块，以及一个在宽输出电流范围内高效运行的降压-升压稳压器。MAX77827降压-升压转换器具有高效率、平滑转换、低静态电流和小尺寸等特性，为NB-IoT和LoRa资产跟踪应用提供了理想的电源方案。

介绍

物流团队可以随时了解其车队的性能和位置，供应链经理可以保持 无需进入仓库即可监控库存水平，农民无需出门即可监控他们的田地。 这些实时洞察得益于窄带物联网 （NB-IoT） 等新无线电接口 和 LoRa （远程）.这些接口针对长距离、低功耗、低成本和低电池消耗进行了优化，是 实现大量新应用，如车队跟踪、资产跟踪、智能农业、货物标签、 等等。新一代信标直接连接到专用蜂窝网络， 无需使用 蓝牙与网关通信。由于无线电接口针对低功耗进行了优化，因此稳压器 为 IoT 设备供电还必须消耗低功耗才能最大限度地延长电池寿命。在此设计解决方案中，我们将讨论 电池供电的物联网设备遇到的电源管理挑战，并展示高效降压-升压如何 转换器可以大大扩展设备的不受限制的操作。

为物联网设备供电

例如，典型的资产跟踪器有一包香烟的大小。这么小的空间必须容纳一个 强大的电池、电压调节、传感器和通信电子设备。空间限制要求 使用锂基电池化学成分（锂离子 （Li+） 或 Li-SOCL2），这得益于其卓越的功率密度和 形状灵活性。

锂离子电池电压在 2.5V 和 4.35V 之间变化。当电子负载需要3.3V之间的电压时 和3.6V（介于电池最大和最小电压之间的一组值），连接 电池负载必须是降压-升压转换器，以充分利用电池容量。

典型资产跟踪系统

图2显示了典型的牲畜资产跟踪器框图。不可充电的Li+电池提供充电 200毫安时。降压-升压稳压器为板载控制器和无线电供电。

图2.牲畜追踪器框图。

对于要求苛刻的跟踪应用，系统必须使用一次性电池持续使用两到三年。假设启动 电流10mA持续25s，传输电流500mA持续250ms，接收电流0.1mA持续5s，2次 在90%的功率效率下，200mAhr纽扣电池每天的使用寿命不到3年（表1）。

表 1.200mAhr纽扣电池持续时间

 

	马	秒/天	毫秒/天 每天两次
德克萨斯	500	0.25	250
靴子	10	25	500
接收	0.1	5	1
效率	毫安时/天消耗	纽扣电池毫安	持续时间天数
90%	0.23	200	863
95%	0.22	200	911

 

表1的底部显示了效率的重要性。5% 的效率优势可产生额外的无束缚 运营48天。

模式转换

传统降压-升压操作的一个关键点是模式转换，从降压到升压，反之亦然。 在图3中，从升压到降压的转换在输出端产生20mV过冲和35mV下冲 典型稳压器。因此，稳压器输出电压必须设置为高于标称值的35mV。 为负载提供最小的必要功率。这相当于1%的能量浪费（35mV / 3.3V）或大约 18天减少运行，更不用说不稳定的输出波形了。

图3.典型的降压-升压线路瞬态。

降压-升压转换器示例

例如，图4所示的高效率、低6μA静态电流降压-升压转换器工作 输入电压范围为 1.8V 至 5.5V，支持高达 1.6A 的负载电流，峰值效率为 96%。该设备 采用节省空间的 1.61mm x 2.01mm 12 焊球晶圆级封装（WLP 3 x 4 凸块，0.4mm 间距）。 2.5mm x 2.5mm 14 引脚倒装芯片 QFN 版本即将上市。

图4.集成低静态电流降压-升压转换器。

高效率

图5显示了具有3V至4.3V输入和3.3V输出的降压-升压转换器的效率曲线。 高负载下的同步整流和轻负载和超轻负载下的脉冲操作可确保高 在宽工作范围内具有高效率，不受降压或升压模式操作的影响。一个我Q6μA 和 96% 500mA 的效率使该 IC 成为各种 NB-IoT 跟踪应用的理想选择。

图5.MAX77827降压-升压效率曲线

平稳过渡

MAX77827脱离了传统的降压-升压工作模式，转换电压下降 明显更稳定，几乎减少一半（图6）。对电池容量的消耗是 相应地减少，对不受束缚操作的影响最小化。

图6.平滑的降压-升压线路瞬态。

体积小

高效率和更小占地面积的优势齐头并进，帮助工程师设计更小、 更酷的资产跟踪器，缓解对设备过热的担忧。

降压-升压转换器的应用尺寸如图7所示。得益于其 WLP 软件包， 高开关频率操作，和小外部无源器件，降压转换器的净PCB面积 是微薄的14.52mm2.

图7.MAX77827小尺寸，14.52mm2

结论

NB-IoT和LoRa设备必须在现场运行数年，仅由小型电池供电。这种类型的操作需要仔细选择每个模块，以实现最小的功耗。降压-升压稳压器必须在数十微安至数百毫安的宽输出电流范围内高效工作。MAX77827降压-升压转换器，具有高效率、平滑转换、低静态电流和小尺寸等特点， 为 NB-IoT 和 LoRa 跟踪应用提供理想的电源解决方案.

审核编辑：郭婷