Obvod nPM2100 spravuje napájení pro nízkoenergetické systémy na čipu (SoC) nebo mikrokontroléry (MCU), jako jsou bezdrátové multiprotokolové obvody nRF52, nRF53 a nRF54. PMIC je optimalizován pro maximální efektivitu a kompaktní velikost a je konfigurovatelný prostřednictvím dvouvodičového rozhraní (TWI) kompatibilního s I2C. Toto rozhraní umožňuje snadný přístup ke konfiguraci řady pokročilých funkcí, včetně a přesného měření spotřeby z baterie. PMIC je také vybaven dvěma GPIO, které lze předělat na ovladač časově kritických řídicích funkcí jako alternativu k sériové komunikaci.
nPM2100 se zaměřuje na aplikace s primární baterií. Příkladem podporovaných baterií jsou jedna nebo dvě baterie AA/AAA/LRxx (v sérii), nebo jeden 3 V LiMnO2 článek. Podporovány jsou také jedno nebo dvoučlánkové knoflíkové baterie technologie silver oxide a zinc-air, plus jakákoli jiná primární baterie, která pracuje v rozsahu vstupního napětí nPM2100.
nPM2100 je vybaven regulátorem zesílení s výstupním rozsahem 1,8 až 3,3 V, napájeným ze vstupního rozsahu 0,7 až 3,4 V. Regulátor může dodávat maximální proud až 150 mA. Regulátor také napájí zátěžový spínač/LDO dodávající až 50 mA ve výstupním rozsahu 0,8 až 3,0 V. Regulátor se vyznačuje klidovým proudem (IQ) 150 nA a poskytuje až 95% účinnost přeměny energie při 50 mA a 90,5% účinnost při 10 μA, což z něj činí jeden z nejúčinnějších současných posilovacích regulátorů na trhu. Dodává se v kompaktním WLCSP 1,9 x 1,9 mm a později bude k dispozici také ve všestranném pouzdře 4 x 4 mm QFN.
Nízkoproudé přepravní a hibernační režimy
Model nPM2100 PMIC je vybaven nízkoproudým ship režimem, který umožňuje přepravu produktů s vloženou baterií. Režim lodi podporuje spánkový proud 35 nA s několika možnostmi probuzení, včetně patentované funkce "break-to-wake". Tato funkce umožňuje produktu bez tlačítek probudit se z lodního režimu, když je přerušeno elektrické spojení.
PMIC je také vybaven časovačem probuzení s ultra nízkou spotřebou, který může běžet souběžně se ship přepravním režimem, což umožňuje časované probuzení. Časovač lze použít pro nastavení hlubšího spánku, než může poskytnout vypnutí SoC nebo MCU. Celkový odběr proudu nPM2100 v režimu hibernace je menší než 200 nA. Takto nízký odběr proudu může prodloužit životnost baterie aplikací, které používají sporadickou reklamu Bluetooth Low Energy (LE) – například senzory v síti senzorů – až 3x.
V případě bezdrátového SoC Nordic s nejnižší spotřebou, nRF54L15, který se pravidelně probouzí, aby udělal reklamu Bluetooth, jsou níže uvedena zlepšení výdrže baterie očekávaná od režimu hibernace nPM2100 ve srovnání s použitím časovaného pohotovostního režimu SoC s nejnižší spotřebou:
- 2,5minutové intervaly buzení: o 25 procent delší výdrž baterie
- 4minutové intervaly buzení: o 50 procent delší výdrž baterie
- 9minutové intervaly buzení: dvojnásobná výdrž baterie
- 60minutové intervaly buzení: trojnásobná výdrž baterie
Přesné měření energie na základě algoritmu
Model nPM2100 podporuje přesné měření zbývající energie založené na algoritmu, což je funkce, která se u PMIC pro baterie s primárními články běžně nevyskytuje. Běžná metoda odhadu zbývající energie spočívá v měření napětí baterie a použití vyhledávací tabulky odvozené z vybíjecí křivky k odhadu zbývající energie, je nepřesná a často vede k tomu, že koncoví uživatelé vymění baterie dříve, než se vybijí, nebo v horším případě – neočekávaně dojde baterie. Naproti tomu nPM2100 podporuje algoritmus založený na napětí a teplotě běžící na hostitelském mikroprocesoru, který umožňuje přesnější měření stavu baterie a umožňuje uživatelům mít přístup k veškeré energii v baterii s důvěrou. Softwarový palivoměr představuje minimální dodatečné zatížení akumulátoru.
"Ne všechny produkty IoT se mohou při provozu spoléhat na dobíjecí baterie nebo získávání energie. To znamená, že primární baterie v dohledné době nezmizí," říká Geir Kjosavik, produktový ředitel - PMICs ve společnosti Nordic Semiconductor. "Díky použití nPM2100 však budou mít konstruktéři přístup k mnohem většímu množství energie uložené v těchto primárních článcích, což prodlouží životnost produktů mezi výměnami baterií nebo umožní použití menších baterií pro stejnou životnost baterie – což povede ke kompaktnějším, lehčím a levnějším produktům."
Očekává se, že nPM2100 bude v plné fázi výroby v první polovině roku 2025.
