Nordic Semiconductor 的 nPM2100 電源管理 IC 延長了原電池供電藍牙低功耗產(chǎn)品的電池壽命

nPM2100 PMIC 集成了超高效升壓穩(wěn)壓器和多種節(jié)能功能，可大幅延長非充電電池應用的工作時間

挪威奧斯陸 – 2025年2月10日 – 低功耗無線連接解決方案的全球領導者 Nordic Semiconductor 今天宣布，其 nPM 電源管理集成電路 (PMIC) 系列再添新成員。nPM2100 PMIC 通過使用超高效升壓穩(wěn)壓器和各種節(jié)能功能管理能源資源，延長了一次性原(非充電)電池應用中每塊電池的工作時間。nPM2100 的應用示例包括無線鼠標和鍵盤、消費資產(chǎn)跟蹤、遙控器和隨身醫(yī)療設備。

據(jù) CORDIS 統(tǒng)計，全球每年有 280 億個原電池被丟棄[1]，而制造一個原電池所需的能量平均是其存儲能量的 50 倍，因此原電池是一種效率極低的能源[2]。更糟糕的是，低效的電源管理浪費了大量存儲的能量，導致許多電池在完全耗盡之前就被丟棄。nPM2100 的升壓穩(wěn)壓器和獨特的節(jié)能功能(包括原電池電量測量)解決了電源管理效率低下的問題，同時還能確保在電池被丟棄之前使用電池存儲的所有能量。

Nordic Semiconductor戰(zhàn)略與產(chǎn)品管理執(zhí)行副總裁 Kjetil Holstad 表示：“Nordic 的 PMIC 產(chǎn)品在公司持續(xù)致力于為客戶提供最低功耗物聯(lián)網(wǎng)解決方案的過程中發(fā)揮著重要作用。我們很高興能擴大 PMIC 產(chǎn)品線，推出首款原電池 PMIC，從而為非充電式產(chǎn)品提供獨特的省電功能。該產(chǎn)品證明了我們工程團隊卓越的技術水平。”

Nordic Semiconductor PMIC 產(chǎn)品總監(jiān) Geir Kjosavik 說：“并非所有物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品都能依靠充電電池或能量收集來運行。這意味著原電池不會很快消失。然而，通過使用 nPM2100，設計人員將能夠獲得這些原電池中存儲的更多能量，從而延長產(chǎn)品續(xù)航時間，或在相同的電池壽命內(nèi)使用更小的電池，從而使產(chǎn)品更緊湊、更輕便、更便宜。”

SoC 和 MCU 的電源管理

nPM2100 可管理低功耗系統(tǒng)級芯片 (SoC) 或微控制器 (MCU) 的電源，例如 Nordic 的 nRF52、nRF53 和 nRF54 系列高級無線多協(xié)議產(chǎn)品。PMIC 經(jīng)過優(yōu)化，具有最高的效率和緊湊的尺寸，可通過兼容 I2C 的雙線接口 (TWI) 進行配置。通過該接口，可以方便地配置一系列高級功能，包括運輸模式和精確的電池電量測量。PMIC 還具有兩個 GPIO，可用于將控制線路導向時間關鍵型控制功能，以替代串行通信。

nPM2100 主要針對原電池應用。支持的電池包括一節(jié)或兩節(jié) AA/AAA/LRxx 電池(串聯(lián))，或一節(jié) 3 V 錳酸鋰電池。此外，還支持單節(jié)或雙節(jié)氧化銀電池和鋅-空氣紐扣電池，以及在 nPM2100 輸入電壓范圍內(nèi)工作的任何其他原電池。

nPM2100 采用升壓穩(wěn)壓器，輸出范圍為 1.8 至 3.3 V，由 0.7 至 3.4 V 的輸入范圍供電。穩(wěn)壓器可提供高達 150 mA 的最大電流。穩(wěn)壓器還可為負載開關/LDO 供電，輸出電壓范圍為 0.8 至 3.0 V，最大電流為 50 mA。該穩(wěn)壓器的靜態(tài)電流 (IQ) 為 150 nA，50 mA 時的功率轉(zhuǎn)換效率高達 95%，10 μA 時的效率高達 90.5%，是市場上效率最高的當代升壓穩(wěn)壓器之一。

低電流運輸模式和冬眠模式

nPM2100 PMIC 具有低電流運輸模式，使產(chǎn)品能夠在插入電池的情況下運輸。運輸模式支持 35 nA 的睡眠電流和多種喚醒選項，包括正在申請專利的 “斷線喚醒 ”功能。該功能允許無按鈕產(chǎn)品在電氣連接斷開時從運輸模式中喚醒。

PMIC 還具有超低功耗喚醒定時器，可與運輸模式同時運行，實現(xiàn)定時喚醒。與 SoC 或 MCU 的斷電功能相比，該定時器可用于更深的休眠設置。nPM2100 在休眠模式下的總電流小于 200 nA。如此低的電流消耗可將使用零星低功耗藍牙廣播的應用(例如傳感器網(wǎng)絡中的傳感器)的電池壽命延長達 3 倍。

就 Nordic 功耗最低的無線 SoC(nRF54L15)而言，nPM2100 的休眠模式與使用功耗最低的定時待機模式的 SoC 相比，會定期喚醒以進行藍牙廣播，下面列出了 nPM2100 的休眠模式與使用功耗最低的定時待機模式的 SoC 相比，在電池壽命方面的預期改進：

• 2.5 分鐘喚醒間隔：電池壽命延長 25%

• 4 分鐘喚醒間隔： 電池壽命延長 50%

• 9 分鐘喚醒間隔：電池壽命延長一倍

• 60 分鐘喚醒間隔：電池壽命延長三倍

基于算法的精確電量測量

nPM2100 支持基于算法的精確電量測量，這在用于原電池的 PMIC 中并不多見。估算剩余電量的常用方法包括測量電池電壓和使用放電曲線衍生的查找表來估算剩余電量，但這種方法并不準確，經(jīng)常導致最終用戶在電池耗盡之前就更換電池，或者更糟的是，電池意外耗盡。相比之下，nPM2100 支持在主機微處理器上運行的基于電壓和溫度的電量計，可實現(xiàn)更精確的電池電量測量，使用戶能夠放心地使用電池中的所有電量。基于軟件的電量計對電池造成的額外負擔極小。  

超小型封裝和可用性

nPM2100 采用緊湊型 1.9 x 1.9 mm WLCSP 和通用型 4 x 4 mm QFN 封裝，現(xiàn)可提供樣品。nPM2100 預計將于 2025 年上半年全面量產(chǎn)。感興趣者可聯(lián)系當?shù)氐?Nordic 銷售代表，了解更多信息。

參考資料：