根據(jù)預測， 全球物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將從 2015 年的 7000 億美元增長至 2020 年的 1.7 萬億美元， 復合增長率高到達 20%。從基站、網(wǎng)關、設備到云端基礎搭建，物聯(lián)網(wǎng)的崛起伴隨著龐大數(shù)量的設備需求。相關調研數(shù)據(jù)顯示，2015 年物聯(lián)網(wǎng)設備接入量為 134 億 部，到 2019 年將達到 385 億部。數(shù)以百億計的設備無一不需要用電，不管是交流電網(wǎng)、直流總線、以太網(wǎng)供電還是采用能量收集等方式，物聯(lián)網(wǎng)設備在設計的過程中有一個重要參考項是它如何獲得和使用電源，這將會對系統(tǒng)的功能和用戶體驗產(chǎn)生根本性的影響?？偨Y來說，電源管理技術在物聯(lián)網(wǎng)應用中有著至關重要的作用。

物聯(lián)網(wǎng)是一個寬泛的命題，打造的不僅僅是一個單一的產(chǎn)業(yè)鏈，從M2M到智能家居、可穿戴設備、智慧農(nóng)業(yè)和智慧醫(yī)療等，每一個全新的產(chǎn)業(yè)鏈誕生都伴隨著全新的設備需求，小型化、集成化、智能化和低功耗等成為物聯(lián)網(wǎng)設備設計常用理念，電源管理技術又該如何隨機應變呢？我們結合以下幾個具體應用來看一下。

可穿戴設備需要電源系統(tǒng)更小、更高效

可穿戴設備是物聯(lián)網(wǎng)應用場景發(fā)展較早，也較為成熟的一個領域。從定義上看，可穿戴設備即直接穿在身上，或是整合到用戶的衣服或配件的一種便攜式設備。但隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展以及AIIoT概念的出現(xiàn)，可穿戴設備開始從單一功能走向多功能進而達到智能化。眾多物聯(lián)網(wǎng)廠商選擇在這個領域發(fā)力，誕生了諸如智能手表、智能眼鏡、智能頭盔、智能書包等一系列產(chǎn)品。從產(chǎn)品設計的角度來看，可穿戴設備發(fā)展方向包含以下三點——更高集成度、更復雜的設計以及更強大的安全性。

產(chǎn)品的發(fā)展趨勢決定了其內部元件的發(fā)展方向，為了增強“可穿戴”的概念以及提高用戶的體驗感，電源系統(tǒng)需要采用小型電池，并且需要增強電源管理技術，提高效率且穩(wěn)定輸出，延長產(chǎn)品的使用和待機時間。

以羅姆半導體升壓型DC/DC轉化器BU33UV7NUX為例，其利用ROHM的模擬設計技術和電源系統(tǒng)工藝致力于降低消耗電流，在同等功能產(chǎn)品中消耗電流僅為業(yè)界最小級別的7μA，使電源系統(tǒng)的工作時間更長。另外，電源IC由0.9V的低輸入電壓即可驅動，不僅支持紐扣型鋰電池，還可支持使用1枚干電池的應用。

http://www.21ic.com/rohm/videos/201803/753896.htm

https://www.rohm.com.cn/products/power-management/switching-regulators/integrated-fet/boost-converters/bu33uv7nux-product/information

車聯(lián)網(wǎng)需要電源系統(tǒng)一對多

車聯(lián)網(wǎng)被認為是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)潛力最大、需求最明確的一個領域，對促進汽車和信息通信產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，構建汽車和交通服務新模式新業(yè)態(tài)，推動自動駕駛技術創(chuàng)新和應用，提高交通效率和安全水平具有重要意義。研究數(shù)據(jù)表明，預計到2020年車聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將達到338.2億美元（約2200億元人民幣），到2023年市場滲透率將達到67%。

隨著智能網(wǎng)聯(lián)概念在汽車設計中成為常規(guī)項，導航、緊急救援、車輛追蹤、駕駛輔助等服務在汽車中開始高頻率出現(xiàn)，電子元器件的數(shù)量在單一汽車中與日俱增，這樣的趨勢給汽車供電造成了一定壓力。

汽車的電源系統(tǒng)主要由蓄電池、發(fā)電機、調節(jié)器、指示燈和開關導線等連接而成，為滿足車用電子設備的正常用電，電源系統(tǒng)的輸出電壓需要穩(wěn)定在一定的范圍內，防止因電壓起伏過大而造成元器件損壞。因此，在車用48V電源系統(tǒng)逐漸普及的情況下，高壓轉低壓并且穩(wěn)定輸出成為關鍵。

另外，車載電子元器件的增多需要電源系統(tǒng)減少數(shù)量、縮小體積，在更小的硅芯片上集成更多功能特性，同時以更高的設計靈活性實現(xiàn)更強的系統(tǒng)用電性能。在這樣的需求大背景下，多個單一功能的電源管理器件一一組合的方法顯然已經(jīng)捉襟見肘，一對多形勢的集成電源管理解決方案開始流行。此外，對于汽車而言，汽車電子產(chǎn)品尤其是電源管理部分實現(xiàn)集成化，也成功的降低了整車廠的成本。

羅姆的電源技術一直追求小型化和節(jié)能化，其Nano系列是采用了模擬技術的一種新型電源技術。以Nano Pulse Control技術來說，通過穩(wěn)定控制脈沖寬度實現(xiàn)了2個效果：

?在高降壓比的情況下實現(xiàn)了“電源系統(tǒng)的單芯片化”

?包括線圈在內“安裝面積小型化”

以往的DC/DC轉換器，在不影響AM廣播頻段的2MHz工作時，從48V獲得3.3V低電壓時，需要先降至12V中間電壓，進行2步（2個芯片）降壓。規(guī)格上需要支持從最高60V的電源降到最小2.5V的驅動電壓，所以假如用1個芯片降壓，則必須實現(xiàn)24:1這一非常高的降壓比。羅姆挑戰(zhàn)DC/DC轉換器的“單芯片化”這一高難關口，開發(fā)了超高速脈沖控制技術“Nano Pulse Control”。搭載此項技術，將開關導通時間縮短到了9ns。這在目前的電源IC中是世界最小的數(shù)值。并且，對這種極小的脈沖寬度能夠進行穩(wěn)定控制，也是此項技術的一大特點。Nano Pulse Control技術當前的代表產(chǎn)品是BD9V100MUF-C。

http://www.21ic.com/rohm/videos/201805/762895.htm

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)需要電源系統(tǒng)精準耐用

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模居當前物聯(lián)網(wǎng)市場的首位，《2017中國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)白皮書》數(shù)據(jù)指出，預計在政策推動以及應用需求帶動下，到2020年，中國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在整體物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中的占比將達到25%，規(guī)模將突破4500億元。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)具有以下幾個特點：全面感知、互聯(lián)傳輸、智能處理、自組織和自處理。在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，傳感器的使用率極高，各種類型和功能的傳感器在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中隨處可見。隨著工業(yè)自動化進程的進入，設備智能化和小型化趨勢明顯。在這個趨勢下，許多傳感器很小，要使它們能夠工作只能使用一些能夠保持有限能量的小電池。因此，電源管理IC需要省之又省的使用這些有限的能源，需要將低功耗貫徹落實。

除了傳感器層面對電源能量使用的高要求，在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領域，邊緣計算的概念被率先接受，這對系統(tǒng)的用電也提出了相應的挑戰(zhàn)。系統(tǒng)斷電造成的可怕?lián)p失讓廠商不得不提早預防，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)在設備端運轉的意識越來越強。因此，嵌入式設備和傳感器通常需要具有有限的計算能力。從當前的產(chǎn)品設計而言，這些計算能力的電源支撐也需要在微小電池上運行，所以和對傳感器供電相同，邊緣計算設備必須有效地利用電能，延長設備或者電源的更替周期。

為此，羅姆半導體的Nano系列提出了另一項技術——Nano Energy。Nano Energy技術通過減少IC本身的電流消耗來實現(xiàn)微電流的穩(wěn)定工作，能夠為搭載小型電池的設備提供長時間驅動。

如果只是單純的考慮降低消耗電流，可以采用提高電路的電阻值，但僅僅采用這個辦法會產(chǎn)生來自元件的漏電流、針對噪聲的靈敏度要提高、電路響應速度低下等問題。羅姆半導體使降低消耗電流時發(fā)生的折中降至極限的同時，還開發(fā)了超輕負載狀態(tài)下徹底削減消耗電流的劃時代技術“Nano Energy”?，F(xiàn)在，實現(xiàn)了180nA這一業(yè)界最小的消耗電流。

將此項技術搭載于DC/DC轉換器“BD70522GUL”，無負載（應用待機）時與一般產(chǎn)品相比，電池驅動時間是以往產(chǎn)品的2倍。此外，在10μA至500mA這一業(yè)界最寬電流范圍內，實現(xiàn)了90%以上的大功率轉換效率。同樣，如果沒有羅姆半導體獨有的垂直統(tǒng)合型生產(chǎn)體制下的“電路設計”“布局”“工藝”三大尖端技術的融合，是無法實現(xiàn)的。

http://www.21ic.com/rohm/videos/201805/764054.htm

https://www.rohm.com.cn/support/nano-energy？umtm_medium=cpc&utm_source=21ic.com&utm_campaign=CN_（MICRO）_21IC&utm_content=VIDEO

總結

通過可穿戴設備、智能網(wǎng)聯(lián)汽車和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)三個典型的物聯(lián)網(wǎng)應用場景可以看出，物聯(lián)網(wǎng)的普及對電源管理技術提出了全新的要求。電源管理系統(tǒng)需要實現(xiàn)小型化和集成化，在更小的芯片面積上需要能夠實現(xiàn)更多的功能。并且，電源管理技術需要順應物聯(lián)網(wǎng)低功耗的發(fā)展趨勢，需要讓系統(tǒng)用電更精準節(jié)能，讓設備運轉的周期更長久。當然，隨著物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)內設備數(shù)量的增多，電源供電需要更高的電壓值，高壓轉低壓并且能夠穩(wěn)定輸出對電源管理技術也提出新的挑戰(zhàn)。

來源：rohm