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2020年11月08日 | 低功耗和能量收集技术如何使物联网更加绿色
2020-11-08 来源：EEWORLD
物联网（IoT）已经彻底改变了许多行业，为创新和经济增长开辟了新的途径。然而，这个新的连接时代到来也带来了严重的电池问题。每年有数以十亿计的电池被扔掉，污染了全世界。
电池的经济成本也是惊人的。想想那些使用电子货架标签显示价格的零售商店。考虑到材料成本和人工成本，更换所有这些电池的成本极高。为了解决这些问题，科技行业开始采用能够延长电池寿命的解决方案。
连接设备延长电池寿命的一种方法是使用支持最新蓝牙5.0标准的低功率无线电实现。蓝牙5.0平台的续航时间是前代的4倍，速度是前代的2倍，带宽是前代的8倍。
通过极低功耗的实现，设备可以使用蓝牙5.0更有效地相互连接，从而延长电池寿命。蓝牙5.0的实现可以通过将功耗降低5到10倍来帮助延长设备的电池寿命。
另一种降低功耗的方法是利用低功率无线电和按需唤醒等功能。低功耗无线电技术旨在使连接的设备以最小的功率工作，最大限度地延长电池寿命。按需唤醒技术允许设备随时监控数据的传输（如声音），同时保持在非常低的功率状态。
按需唤醒功能可内置于SoC中，其工作原理类似于第二对耳朵，用于监听射频（RF）唤醒信号。主发射机和接收机保持关闭状态，直到第二对耳朵“听到”射频唤醒信号并通知相关射频信号正在进入；然后，执行数据连接功能并因此需要额外电源的主对打开以完成工作。
这使得数据连接无线电（发射器和接收器）只在需要时唤醒，而不是在不需要时浪费电池电量。与市场上其他蓝牙5.0解决方案相比，这种按需唤醒技术可将功耗降低100倍，具体数值取决于应用。
该解决方案特别适用于偶尔需要开启的物联网应用——在这些情况下，除非接收或传输射频信号，否则无需使用电源。
最低功率的无线电和按需唤醒技术可以将电力消耗水平降至最低，此时能量收集可以是无线连接设备的一个可行的电源。
能量收集功能的添加可以为连接的设备提供永久的电池寿命或无电池运行。能量收集是从外部来源（如射频、光电、热能和运动）捕获和储存少量能量的过程。
然后这些能量被转换成电能来代替或补充电池的能量。在过去，使用能量收集的无电池解决方案只能在非常短的时间内应用。
由于蓝牙5.0和超低功耗功能的结合，功耗可以足够低，以支持收集的射频、光或热能，同时仍然能够提供相当于Wi-Fi的范围和覆盖范围。
很明显，我们全球电池消费的发展轨迹是不可持续的。为了减少电池带来的成本和环境浪费，必须使用超低功耗的连接设备。
低功率无线电、按需唤醒技术和能量收集技术的结合提供了一个很有前途的解决方案，使设备的能耗比传统解决方案低100倍，因此它们可以使用“永久电池”或根本不使用任何电池。
如果我们能够开创一个新时代，即使用无需更换或不需要电池的连接设备，我们就可以极大降低全球数十亿台连接设备的电池维护成本，并有助于减少环境浪费，实现长久可持续发展。
作者简介：
Srinivas Pattamatta为Atmosic带来了独特的业务、产品和工程组合。他在无线和其他通信技术方面有超过20年的经验。他曾在移动、计算、消费电子、物联网领域工作多年，包括在Synaptics、高通、Atheros和NXP的网络领域担任过多种业务开发和营销角色。他是一名企业家，拥有并经营过Skyscape Aviation。Pattamatta获得俄勒冈州立大学电气工程硕士学位和圣克拉拉大学工商管理硕士学位。
史海拾趣
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