让IoT传感器节点更省电：一种新方案，令电池寿命延长20%！

在典型的IoT物联网系统中，传感器节点大部分保持在睡眠模式或船舶模式，只有在需要数据采集时才会切换到活动模式。为了更好地节能，我们需要改进物联网睡眠模式或船舶模式下的电流，从而最大限度地延长电池寿命。

功能模块型号 RTC MAX31342 负载开关 TPS22916 外部按钮控制器 MAX16150

图1：物联网系统的典型拓扑图

本文将主要对比在船舶模式或睡眠模式下，传统解决方案（使用负载开关、RTC和外部按钮控制器）与改进方案（使用集成解决方案），看看它们谁更省电。

船舶模式与睡眠模式

大多数情况下，传感器节点保持在睡眠模式或者船舶模式。我们先来了解一下这两种模式：

●船舶模式，可延长产品装运阶段的电池寿命。在船舶模式下，电池与系统其余部分断开电气连接，以在产品闲置或未使用时将功耗降至最低。

●在睡眠模式，系统的所有外围设备要么关闭，要么以最低功率要求运行。物联网设备定期醒来，执行特定任务，然后返回睡眠模式。

通过禁用无线传感器节点的各种外围设备，可以实现不同的睡眠模式。例如，在调制解调器睡眠中，仅禁用通信块。在浅睡眠模式下，包括通信块、传感器块和数字块在内的大多数块都被禁用；而在深睡眠模式中，无线传感器节点完全断电。

在传感器节点中启用深度睡眠模式可以最大化电池寿命；因此，优化深度休眠电流是提高整体电池寿命的唯一方法。

传统节能解决方案：使用RTC、负载开关和外部按钮控制器

以下是一个示例，其使用传统解决方案来实现传感器节点的节能。

让IoT传感器节点更省电：一种新方案，令电池寿命延长20%！

图2：传统解决方案框图

传统解决方案中，负载开关和RTC用于打开/关闭无线传感器节点。在这种方法中，只有负载开关和RTC（实时时钟芯片）同时作用，才能使无线节点处于活动状态，从而将总静态电流降低到毫安。这里的睡眠时间可以通过无线传感器节点内的MCU编程。

外部按钮控制器可以连接到负载开关，以启用船舶模式功能。外部按钮将退出船舶模式并进入无线传感器节点正常操作模式。

小贴士：外部按钮控制器

外部按钮控制器具有电池“保鲜密封（Battery Freshness Seal）”功能，它是一种微处理器监控电路的功能，外部按钮控制器在VCC首次上电以前断开备份电池与任何下游电路的连接。这能保证备份电池在电路板首次上电使用以前不会放电，因此可延长电池寿命。