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2025年2月10日 – 低功耗無(wú)線連接解決方案的全球領(lǐng)導(dǎo)者 Nordic Semiconductor 今天宣布，其 nPM 電源管理集成電路 (PMIC) 系列再添新成員。nPM2100 PMIC 通過(guò)使用超高效升壓穩(wěn)壓器和各種節(jié)能功能管理能源資源，延長(zhǎng)了一次性原(非充電)電池應(yīng)用中每塊電池的工作時(shí)間。nPM2100 的應(yīng)用示例包括無(wú)線鼠標(biāo)和鍵盤(pán)、消費(fèi)資產(chǎn)跟蹤、遙控器和隨身醫(yī)療設(shè)備。

據(jù) CORDIS 統(tǒng)計(jì)，全球每年有 280 億個(gè)原電池被丟棄[1]，而制造一個(gè)原電池所需的能量平均是其存儲(chǔ)能量的 50 倍，因此原電池是一種效率極低的能源[2]。更糟糕的是，低效的電源管理浪費(fèi)了大量存儲(chǔ)的能量，導(dǎo)致許多電池在完全耗盡之前就被丟棄。nPM2100 的升壓穩(wěn)壓器和獨(dú)特的節(jié)能功能(包括原電池電量測(cè)量)解決了電源管理效率低下的問(wèn)題，同時(shí)還能確保在電池被丟棄之前使用電池存儲(chǔ)的所有能量。

Nordic Semiconductor戰(zhàn)略與產(chǎn)品管理執(zhí)行副總裁 Kjetil Holstad 表示：“Nordic 的 PMIC 產(chǎn)品在公司持續(xù)致力于為客戶(hù)提供最低功耗物聯(lián)網(wǎng)解決方案的過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。我們很高興能擴(kuò)大 PMIC 產(chǎn)品線，推出首款原電池 PMIC，從而為非充電式產(chǎn)品提供獨(dú)特的省電功能。該產(chǎn)品證明了我們工程團(tuán)隊(duì)卓越的技術(shù)水平?！?/span>

Nordic Semiconductor PMIC 產(chǎn)品總監(jiān) Geir Kjosavik 說(shuō)：“并非所有物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品都能依靠充電電池或能量收集來(lái)運(yùn)行。這意味著原電池不會(huì)很快消失。然而，通過(guò)使用 nPM2100，設(shè)計(jì)人員將能夠獲得這些原電池中存儲(chǔ)的更多能量，從而延長(zhǎng)產(chǎn)品續(xù)航時(shí)間，或在相同的電池壽命內(nèi)使用更小的電池，從而使產(chǎn)品更緊湊、更輕便、更便宜?！?/span>

SoC 和 MCU 的電源管理

nPM2100 可管理低功耗系統(tǒng)級(jí)芯片 (SoC) 或微控制器 (MCU) 的電源，例如 Nordic 的 nRF52、nRF53 和 nRF54 系列高級(jí)無(wú)線多協(xié)議產(chǎn)品。PMIC 經(jīng)過(guò)優(yōu)化，具有最高的效率和緊湊的尺寸，可通過(guò)兼容 I2C 的雙線接口 (TWI) 進(jìn)行配置。通過(guò)該接口，可以方便地配置一系列高級(jí)功能，包括運(yùn)輸模式和精確的電池電量測(cè)量。PMIC 還具有兩個(gè) GPIO，可用于將控制線路導(dǎo)向時(shí)間關(guān)鍵型控制功能，以替代串行通信。

nPM2100 主要針對(duì)原電池應(yīng)用。支持的電池包括一節(jié)或兩節(jié) AA/AAA/LRxx 電池(串聯(lián))，或一節(jié) 3 V 錳酸鋰電池。此外，還支持單節(jié)或雙節(jié)氧化銀電池和鋅-空氣紐扣電池，以及在 nPM2100 輸入電壓范圍內(nèi)工作的任何其他原電池。

nPM2100 采用升壓穩(wěn)壓器，輸出范圍為 1.8 至 3.3 V，由 0.7 至 3.4 V 的輸入范圍供電。穩(wěn)壓器可提供高達(dá) 150 mA 的最大電流。穩(wěn)壓器還可為負(fù)載開(kāi)關(guān)/LDO 供電，輸出電壓范圍為 0.8 至 3.0 V，最大電流為 50 mA。該穩(wěn)壓器的靜態(tài)電流 (IQ) 為 150 nA，50 mA 時(shí)的功率轉(zhuǎn)換效率高達(dá) 95%，10 μA 時(shí)的效率高達(dá) 90.5%，是市場(chǎng)上效率最高的當(dāng)代升壓穩(wěn)壓器之一。

低電流運(yùn)輸模式和冬眠模式

nPM2100 PMIC 具有低電流運(yùn)輸模式，使產(chǎn)品能夠在插入電池的情況下運(yùn)輸。運(yùn)輸模式支持 35 nA 的睡眠電流和多種喚醒選項(xiàng)，包括正在申請(qǐng)專(zhuān)利的 “斷線喚醒 ”功能。該功能允許無(wú)按鈕產(chǎn)品在電氣連接斷開(kāi)時(shí)從運(yùn)輸模式中喚醒。

PMIC 還具有超低功耗喚醒定時(shí)器，可與運(yùn)輸模式同時(shí)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)定時(shí)喚醒。與 SoC 或 MCU 的斷電功能相比，該定時(shí)器可用于更深的休眠設(shè)置。nPM2100 在休眠模式下的總電流小于 200 nA。如此低的電流消耗可將使用零星低功耗藍(lán)牙廣播的應(yīng)用(例如傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器)的電池壽命延長(zhǎng)達(dá) 3 倍。

就 Nordic 功耗最低的無(wú)線 SoC(nRF54L15)而言，nPM2100 的休眠模式與使用功耗最低的定時(shí)待機(jī)模式的 SoC 相比，會(huì)定期喚醒以進(jìn)行藍(lán)牙廣播，下面列出了 nPM2100 的休眠模式與使用功耗最低的定時(shí)待機(jī)模式的 SoC 相比，在電池壽命方面的預(yù)期改進(jìn)：

2.5 分鐘喚醒間隔：電池壽命延長(zhǎng) 25%

4 分鐘喚醒間隔： 電池壽命延長(zhǎng) 50%

9 分鐘喚醒間隔：電池壽命延長(zhǎng)一倍

60 分鐘喚醒間隔：電池壽命延長(zhǎng)三倍

基于算法的精確電量測(cè)量

nPM2100 支持基于算法的精確電量測(cè)量，這在用于原電池的 PMIC 中并不多見(jiàn)。估算剩余電量的常用方法包括測(cè)量電池電壓和使用放電曲線衍生的查找表來(lái)估算剩余電量，但這種方法并不準(zhǔn)確，經(jīng)常導(dǎo)致最終用戶(hù)在電池耗盡之前就更換電池，或者更糟的是，電池意外耗盡。相比之下，nPM2100 支持在主機(jī)微處理器上運(yùn)行的基于電壓和溫度的電量計(jì)，可實(shí)現(xiàn)更精確的電池電量測(cè)量，使用戶(hù)能夠放心地使用電池中的所有電量?；谲浖碾娏坑?jì)對(duì)電池造成的額外負(fù)擔(dān)極小。  

超小型封裝和可用性

nPM2100 采用緊湊型 1.9 x 1.9 mm WLCSP 和通用型 4 x 4 mm QFN 封裝，現(xiàn)可提供樣品。nPM2100 預(yù)計(jì)將于 2025 年上半年全面量產(chǎn)。