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物聯網應用勢不可擋 ROHM電源轉換元件節能有道
新通訊 20184 月號 206 期《 行家出手 》
文.廖專崇
物聯網應用的發展,讓各式終端裝置不斷成長,而行動裝置、穿戴裝置與IoT節點等皆是依靠電池運作的設備,因此對於耗電量與換電週期都有高度要求。羅姆(ROHM)為此發表搭載低耗電Nano Energy技術的內建MOSFET降壓型DC/DC轉換器,協助達成物聯網十年換電週期的目標。
羅姆台灣設計中心副理李昆芳表示,為提高產品的設計靈活度並確保新功能所需空間,所搭載的零件功耗要降低,以促成設備的小型化並延長電池壽命。
物聯網的高度發展,帶動搭載電池的產品與種類不斷增加,羅姆台灣設計中心副理李昆芳表示,每年智慧型手機出貨量超過15億支、2020年預測智慧手表出貨量將近3,000萬支、智慧手環出貨量約1.84億支、還有無線耳機、物聯網終端等產品。為了提高產品的設計靈活度並確保配置新功能所需要的空間,對於這些產品上所搭載的零件功耗要降到最低,以促成電子設備的小型化並延長電池使用壽命。 

低功耗電源元件BD70522GUL是ROHM為了實現IoT關鍵議題「讓鈕扣電池持續運作10年」所研發而成。在ROHM的垂直整合生產體系下,整合電路設計、電路布線、製程等三項類比電源技術的Nano Energy技術,達成超低消耗電流180nA。李昆芳說明,該技術使裝置待機時的電池運作時間比其他產品長1.4倍,讓使用CR2025等鈕扣電池的電子設備運作更久。此外,該產品提供寬廣輸出電流10μA~500mA,並維持90%以上的功率轉換效率。 

Nano Energy技術改善電路設計,利用控制電路、優化類比元件電源IC布局,並採用0.35μm的BiCDMOS製程,其內建低損耗MOSFET,搭載可根據負載電流進行自動無縫切換的Seamless Switching Mode Control(SSMC)功能,有效降低零件的洩漏電流、減少電流負載範圍內的雜訊波動、並提高反應速度。 

尤其在物聯網應用中,許多節點設置在偏遠地區,廠商將設計能量採集(Energy Harvesting)模組,讓裝置可以自帶發電,李昆芳強調,能量採集通常透過太陽能、壓電、溫差、無線電波等方式蒐集能量,但無論使用哪一種發電方式,發電量都非常低,必須搭配低耗電的電源管理元件,協助蒐集能源並進行管理,以延長電池壽命與換電週期。 

BD70522GUL已於2017年10月開始出售樣品,並計畫於2018年3月起以月產100萬個的規模投入量產。未來發展方向為持續降低消耗電流與縮短負載反應時間,並計畫推出可升降壓的低輸入電壓電源轉換元件,以布局更多元的物聯網終端應用市場。

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