スマートホーム、ウェアラブル、ビルオートメーションにおける新しいアプリケーションにより、バッテリ駆動のワイヤレスアプリケーションはIoTの中で最も急速に成長している分野の一つです。この傾向は、コネクティビティあるいは電力のために、採用を制限する傾向があるあらゆるハードウェアを取り除きたいという要求により牽引されています。農業や工業、スマートシティ、ウェアラブル向けのリモートセンシングは、有線または壁を使用したソリューションに比べて、バッテリ電源が柔軟性と採用を容易にしないと実現できないほんの一例です。
1つの明らかな欠点は、頻繁にバッテリーを交換する必要性があることです。これは実用的ではなく、コストがかかり、不便な場合があります。この問題に対処するため、ほとんどの装置メーカーは、装置のバッテリ寿命を10年に延長することを目指しています。また、エナジーハーベスティング・ソリューションによる電力の代替方法を模索している企業もあります。
10年間のバッテリ寿命を達成するための一般的な技術は、IoTデバイスが大半の時間にわたって非アクティブであり、小さなデータペイロードのまれな無線伝送をサポートするだけで良いという事実を活用することです。ほとんどの場合、センサ計測もまれです。1つの例は農業用センサーノードです。これは、1日の温度や湿度など、わずかなセンサ計測値を取得した後、毎日ネットワークにデータを送信します。これは、バッテリ寿命に関して重要なことです。というのは、使用するセンサの種類に応じてBluetooth®Low Energy、Wi-Fi、Sub-Ghzのいずれかを使用してデータを送受信するときに、バッテリから供給される電力のほとんどが消費されるからです。IoTノードが伝送または検知をしていない場合、ほとんどがアイドルモードまたは低電力モードで、バッテリからの電力はほとんど消費されていない状態です。デューティサイクルと呼ばれる、デバイスがアクティブモードになっている時間のパーセンテージは、ほとんどのユースケースで1%未満であり、残りの99%は低電力モードになっています。したがって、このような電力を大量に消費するタスクの頻度が低いことにより、電力消費を大幅に削減し、バッテリ寿命を延ばすの役立ちます。
つまり、システムは2つの異なるモードで動作します。
- アクティブモード： データ伝送と高電力ドローセンシング用
- 低電力モード： システムがアイドルモードまたは低電力センシングの状態
バッテリからの電流の引き込みに関しては、アクティブモードではおよそ数十ミリアンペア（mA）が必要ですが、低電力モードではわずか数マイクロアンペアが必要で、1000～10,000倍の比率です。
スイッチャのような従来の高効率ソリューションは、必ずしもこれらのタイプのアプリケーションに最適な電力制御につながるとは限りません。代わりに、これは単にシステムがほとんどの時間を動作する場所であるため、バッテリ寿命は、低電力モードの静止電流を介して最適化できます。
このような低デューティサイクルIoTシステム向けに設計された当社のデュアルモードLDOである NCP171は、静止電流が50nAという驚異的な数値です。NCP171は、革新的なデュアルモードアーキテクチャを採用しており、アクティブと低電力2つの異なる動作モードのそれぞれに最適な性能を提供します。これは、アクティブモードで非常に低いノイズと高速な調整により、信頼性の高いデータ伝送と重要なセンシングを保証し、一方、長時間のバッテリ寿命のために、低電力モードで超低Iqを実現することを意味します。2つのLDOモードは、専用のECOピンを切り替えることで選択できます。
アクティブモードでは、NCP171は、信頼性の高いRF伝送に必要な、非常に優れたノイズ性能とダイナミック性能、および高精度センシングに必要な、非常に低いノイズ性能を有する、最大80mAの負荷電流を供給します。低電力モードでは、NCP171は最大5 mAの負荷に対してわずか50 nAの非常に低い静止電流を消費し、バッテリ寿命を大幅に延長します。
また、NCP171は、低電力モードに切り替えたときに組み込みの電圧オフセットを提供し、システムの消費電力を50 mVから最大200 mVのステップでさらに削減します。
LDOレギュレータと、それが今日の低電力バッテリ設計のニーズをどのように達成できるかについての詳細をこちらのリンクからご覧ください。
