窄帶物聯網 （NB-IoT） 和 LoRa （遠程） 物聯網設備必須僅由小型電池供電運行幾年.為了降低功耗，必須仔細選擇每個模塊，以及一個在寬輸出電流范圍內高效運行的降壓-升壓穩壓器。MAX77827降壓-升壓轉換器具有高效率、平滑轉換、低靜態電流和小尺寸等特性，為NB-IoT和LoRa資產跟蹤應用提供了理想的電源方案。

介紹

物流團隊可以隨時了解其車隊的性能和位置，供應鏈經理可以保持 無需進入倉庫即可監控庫存水平，農民無需出門即可監控他們的田地。 這些實時洞察得益于窄帶物聯網 （NB-IoT） 等新無線電接口 和 LoRa （遠程）.這些接口針對長距離、低功耗、低成本和低電池消耗進行了優化，是 實現大量新應用，如車隊跟蹤、資產跟蹤、智能農業、貨物標簽、 等等。新一代信標直接連接到專用蜂窩網絡， 無需使用 藍牙與網關通信。由于無線電接口針對低功耗進行了優化，因此穩壓器 為 IoT 設備供電還必須消耗低功耗才能最大限度地延長電池壽命。在此設計解決方案中，我們將討論 電池供電的物聯網設備遇到的電源管理挑戰，并展示高效降壓-升壓如何 轉換器可以大大擴展設備的不受限制的操作。

為物聯網設備供電

例如，典型的資產跟蹤器有一包香煙的大小。這么小的空間必須容納一個 強大的電池、電壓調節、傳感器和通信電子設備。空間限制要求 使用鋰基電池化學成分（鋰離子 （Li+） 或 Li-SOCL2），這得益于其卓越的功率密度和 形狀靈活性。

鋰離子電池電壓在 2.5V 和 4.35V 之間變化。當電子負載需要3.3V之間的電壓時 和3.6V（介于電池最大和最小電壓之間的一組值），連接 電池負載必須是降壓-升壓轉換器，以充分利用電池容量。

典型資產跟蹤系統

圖2顯示了典型的牲畜資產跟蹤器框圖。不可充電的Li+電池提供充電 200毫安時。降壓-升壓穩壓器為板載控制器和無線電供電。

圖2.牲畜追蹤器框圖。

對于要求苛刻的跟蹤應用，系統必須使用一次性電池持續使用兩到三年。假設啟動 電流10mA持續25s，傳輸電流500mA持續250ms，接收電流0.1mA持續5s，2次 在90%的功率效率下，200mAhr紐扣電池每天的使用壽命不到3年（表1）。

表 1.200mAhr紐扣電池持續時間

表1的底部顯示了效率的重要性。5% 的效率優勢可產生額外的無束縛 運營48天。

模式轉換

傳統降壓-升壓操作的一個關鍵點是模式轉換，從降壓到升壓，反之亦然。 在圖3中，從升壓到降壓的轉換在輸出端產生20mV過沖和35mV下沖 典型穩壓器。因此，穩壓器輸出電壓必須設置為高于標稱值的35mV。 為負載提供最小的必要功率。這相當于1%的能量浪費（35mV / 3.3V）或大約 18天減少運行，更不用說不穩定的輸出波形了。

圖3.典型的降壓-升壓線路瞬態。

降壓-升壓轉換器示例

例如，圖4所示的高效率、低6μA靜態電流降壓-升壓轉換器工作 輸入電壓范圍為 1.8V 至 5.5V，支持高達 1.6A 的負載電流，峰值效率為 96%。該設備 采用節省空間的 1.61mm x 2.01mm 12 焊球晶圓級封裝（WLP 3 x 4 凸塊，0.4mm 間距）。 2.5mm x 2.5mm 14 引腳倒裝芯片 QFN 版本即將上市。

圖4.集成低靜態電流降壓-升壓轉換器。

高效率

圖5顯示了具有3V至4.3V輸入和3.3V輸出的降壓-升壓轉換器的效率曲線。 高負載下的同步整流和輕負載和超輕負載下的脈沖操作可確保高 在寬工作范圍內具有高效率，不受降壓或升壓模式操作的影響。一個我Q6μA 和 96% 500mA 的效率使該 IC 成為各種 NB-IoT 跟蹤應用的理想選擇。

圖5.MAX77827降壓-升壓效率曲線

平穩過渡

MAX77827脫離了傳統的降壓-升壓工作模式，轉換電壓下降 明顯更穩定，幾乎減少一半（圖6）。對電池容量的消耗是 相應地減少，對不受束縛操作的影響最小化。

圖6.平滑的降壓-升壓線路瞬態。

體積小

高效率和更小占地面積的優勢齊頭并進，幫助工程師設計更小、 更酷的資產跟蹤器，緩解對設備過熱的擔憂。

降壓-升壓轉換器的應用尺寸如圖7所示。得益于其 WLP 軟件包， 高開關頻率操作，和小外部無源器件，降壓轉換器的凈PCB面積 是微薄的14.52mm2.

圖7.MAX77827小尺寸，14.52mm2

結論

NB-IoT和LoRa設備必須在現場運行數年，僅由小型電池供電。這種類型的操作需要仔細選擇每個模塊，以實現最小的功耗。降壓-升壓穩壓器必須在數十微安至數百毫安的寬輸出電流范圍內高效工作。MAX77827降壓-升壓轉換器，具有高效率、平滑轉換、低靜態電流和小尺寸等特點， 為 NB-IoT 和 LoRa 跟蹤應用提供理想的電源解決方案.

審核編輯：郭婷