2018 年 3 月 20 日,致力于亚太地区市场的领先半导体元器件分销商 --- 大联大控股宣布,其旗下世平推出基于德州仪器TI)产品的超低功耗智能门锁解决方案。
 
随着越来越多的房主希望改造智能锁(或电子锁)出现在他们的建筑物中,无线电池供电的智能锁在今天的市场里越来越受欢迎。在智能锁定应用中,大电流电机和无线电通常很快耗尽电池,导致电池寿命受到影响。而更换多个电池可能是一个及时而昂贵的问题,因此降低平均电流消耗是一个关键的设计考虑因素。
 
大联大世平代理的 TI 产品的智能门锁解决方案由超低功耗无线 MCU、电机驱动器 DRV8833 和 9 通道 LED 驱动器 LP55231,以及超低 IQ 降压转换器 TPS62745 等组成。该方案由 TI 启用轻负载效率的 DC/DC 转换器,SimpleLink™超低功率无线 MCU 平台集成电机驱动器和 RGB LED 驱动器。其可凭借一个轻载高效的电源拓扑结构,再根据低待机电流和长时间的关断状态来延长电池寿命。这个解决方案为系统设计人员提供了一个实现低功耗智能门锁设计,可用于电子锁、门键盘、阅读器、无线自动百叶窗和 HVAC 阻尼器、执行器等。它选择电池供电,主要的考虑是电池平台的容量和普及,且 AA 电池比 AAA 电池有更大的容量。
 
图示 1- 大联大世平代理的 TI 产品的低功耗智能门锁解决方案系统方块图
 
产品特性:
·4 节 AA 串联电池,具有 5 年以上的电池寿命;
·每天 24 次上锁或解锁活动;
·BLE 无线电连接周期;
·电机驱动器具有集成型 FET 和电流感应比较器,可采用最少的分立式组件实现轻松的设计和较小的解决方案尺寸;
·基于电压的电池电量监测计,集成型直流 / 直流转换器;
·采用第三方 BLE iOS 和 Android 应用通过 BLE 测试;
·最多 4 秒的可配置广告间隔。
 
产品叙述:
电源技术:大联大世平代理的 TI 产品的智能门锁解决方案有三种主要的功率拓扑:低压差(LDO)稳压器,降压转换器(也称为降压)和升压(见下图)。LDO 和降压降低电压产生的低电压电源轨来运行 MCU,更高的电压组件运行在更高的电池上电压。增强是事件相关的,因为每个锁定和解锁事件都必须提高电压从 3V 到 5V,用于电机和 LED 的操作。选择降压配置是因为 LDO 具有接地漏电流,而降压具有零接地漏电流,因此效率更高。选择 TPS62745 降压转换器是因为它为低功耗提供了额外的好处设计。该 TPS 设备具有允许用户选择输出电压的选择线,因此无需反馈电阻。由于没有,物料清单的成本可以稍微降低反馈电阻。TPS62745 可以动态地启用或禁用电池电压检查使用一个使能引脚和外部电阻分压器。由于电压,能量是守恒的分频器只有在需要电池电压检查时才能使用。其余的时间分配器电路不使用能量,没有连接。TPS62745 在极轻的负载下也是有效的,它是在 10μA 时效率达到 85%。
 
图示 2- 大联大世平代理的 TI 产品的智能门锁解决方案三种主要的功率拓扑
 
MCU 带集成蓝牙低功耗无线电:采用 TI 的 SimpleLink 超低功耗无线 MCU 平台,具有低功耗无线电和 MCU 组合使传感器终端节点的电池使用寿命延长。而且,CC2650 设备是一个多标准设备,针对蓝牙、ZigBee、6LoWPAN 和 ZigBeeRF4CE 遥控器应用。在这个 TI 设计中,蓝牙是可选择的协议,但是硬件也可以与其他协议一起工作。
 
电机驱动器:驱动电流、电源电压范围、负载电机类型和安全关闭功能都是选择电机驱动器时的因素。DRV8833 可以驱动多种类型的电机和感性负载,峰值电流为 2A,电源电压范围为 2.7V 至 10.8V,非常适合使用四节 AA 电池。标称驱动电压电池的电压是 5V。
 
用户界面:电路板上的用户界面必须简单、低功耗,精确到足以显示所有必要的信息知道设备在做什么。六个 RGB LED 以圆形排列被选择为允许不同的图案和颜色来向用户传达正在发生的事情。该 LP55231 是一个 9 通道 LED 驱动器,其中两个通道可以实现前面讨论过的 6 RGB LED 的实现。其还包括高效 LED 驱动器和一个电荷泵(高达 94%),200nA 待机电流,自动省电模式,可编程 LED 模式以及小型封装尺寸(4mm×4mm)。由于这个参考设计实现了两个 LED 驱动器,选择 LP55231 是因为它允许简单的同步触发输入。
 
产品功能:
CC2640:带有超低功耗无线 MCU(32 位)的 2.4GHz 低功耗蓝牙 ARM Cortex-M3 处理器。
 
图示 3- 大联大世平代理的 TI CC2640 解决方案
 
DRV8833:具有电机电流控制和低 RDSon 360 的双 H 桥电机驱动器毫欧。
 
图示 4- 大联大世平代理的 TI DRV8833 方框图
 
LP55231:九通道 LED 驱动器,旨在为移动设备提供照明效果设备。
 
图示 5- 大联大世平代理的 TI LP55231 方框图
 
TPS62745:超低 IQ 降压转换器,具有 16 个可选输出电压(1.8V 至 5.5V)负载电流≥15μA 时为 3.3V,效率为 90%。
 
图示 6- 大联大世平代理的 TI TPS62745 方框图
 
图示 7- 大联大世平代理 TI 低功耗智能门锁参考设计
 
应用:
·门键盘和阅读器;
·电子智能锁;
·HVAC 阀门和制动器控制;
·烟雾和温度探测器;
·电动百叶窗。