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世平集團代理之 TI 推出使用4節AA電池的智能鎖參考設計

 2018-01-24

隨著越來越多的建築和房主希望改造智能鎖(或電子鎖)到他們的建築物或家中,無線電池供電的智能鎖越來越受歡迎在今天的市場。在智能鎖定應用中,大電流電機和無線電通常耗盡電池很快,導致電池壽命受到影響。更換多個電池可能是一個及時而昂貴的問題,因此降低平均電流消耗往往是一個關鍵的設計考慮因素。由TI啟用輕負載效率的DC-DC轉換器,SimpleLink™超低功耗無線MCU平台集成電機驅動器和RGB LED驅動器,這個設計指南演示了一個輕載高效的電源拓撲結構可以根據低待機電流和長時間的關斷狀態來延長電池壽命。這個設計指南介紹了TI設計系統的組件選擇,設計原理和測試結果。範圍本設計指南為系統設計人員提供了一個實現低功耗門鎖設計的先行先機電子鎖,門鍵盤和閱讀器,無線自動百葉窗,HVAC阻尼器和執行器。以下小節介紹TI設計系統中的各個模塊以及哪些模塊特性對於最好地實現相應的功能來說是最關鍵的。

選擇電池有兩個主要原因:電池平台的容量和普及。 AA電池比AAA電池有更大的容量。 AA電池的使用更多應用程式類似於當今市場上的智能鎖。

 

產品特性:

  • ž   4 節 AA 串聯電池具有 5 年以上的電池壽命
  • ž   每天 24 次上鎖或解鎖活動
  • ž   BLE 無線電連接周期
  • ž   電機驅動器具有集成型 FET 和電流感應比較器,可採用最少的分立式組件實現輕鬆的設計和較小的解決方案尺寸
  • ž   基於電壓的電池電量監測計,集成型直流/直流轉換器
  • ž   採用第三方 BLE iOS 和 Android 應用通過 BLE 測試
  • ž   最多 4 秒的可配置廣告間隔

 

系統方塊圖:

 

產品敘述:

電源技術:

這種智能鎖應用有三種主要的功率拓撲:低壓差(LDO)穩壓器,降壓轉換器(也稱為降壓)和升壓(見圖)。 LDO和降壓實現不依賴於事件,這意味著兩個拓撲無論如何使用相同數量的能量許多鎖定和解鎖事件一天發生。 LDO和降壓降低電壓產生的低電壓電源軌來運行MCU,更高的電壓組件運行在更高的電池上電壓。 增強是事件相關的,因為每個鎖定和解鎖事件都必須提高電壓從3 V到5 V,用於電機和LED的操作。選擇降壓配置是因為LDO具有接地漏電流,而降壓具有零接地漏電流,因此效率更高。選擇TPS62745降壓轉換器是因為它為低功耗提供了額外的好處設計。 該TPS設備具有允許用戶選擇輸出電壓的選擇線,因此無需反饋電阻。 由於沒有,物料清單的成本可以稍微降低反饋電阻。 TPS62745可以動態地啟用或禁用電池電壓檢查使用一個使能引腳和外部電阻分壓器。 由於電壓,能量是守恆的分頻器只有在需要電池電壓檢查時才能使用。 其餘的時間分配器電路不使用能量,沒有連接。 TPS62745在極輕的負載下也是有效的; 它是在10μA時效率達到85%。

MCU帶集成藍牙®低功耗無線電:

該參考設計必須連接並與中央設備通信。 但是因為權力消費是基於電池應用的一個關注點,無線電和處理器必須是低功耗的。 終端設備系統所需的無線協議是選擇的重要考慮因素的無線電設備。 採用TI的SimpleLink超低功耗無線MCU平台,具有低功耗無線電和MCU組合使傳感器終端節點的電池使用壽命延長。 而且,CC2650設備是一個多標準設備,針對藍牙智能,ZigBee®,6LoWPAN和ZigBeeRF4CE遙控器應用。 在這個TI設計中,藍牙智能是選擇的協議,但是硬體也可以與其他協議一起工作。

電機驅動器:

驅動電流,電源電壓範圍,負載電機類型和安全關閉功能都是選擇電機驅動器時的因素。 DRV8833包含所有必要的功能。 DRV8833可以驅動多種類型的電機和感性負載,峰值電流為2 A,電源電壓範圍為2.7 V至10.8 V,非常適合使用四節AA電池。 標稱驅動電壓電池的電壓是5V。 DRV8833的主要區分因素是鉗位電流的能力在一定的水平由外部電阻決定。 DRV8833具有電流檢測功能允許駕駛員監視和調整輸出電流,使電機不會燒毀或浪費電池供電。通過設置電機下方的DRV8833電流限制可以保護電機失速電流。

用戶界面:

電路板上的用戶界面必須簡單,低功耗,精確到足以顯示所有必要的信息知道設備在做什麼。 六個RGB LED以圓形排列被選擇為允許不同的圖案和顏色來向用戶傳達正在發生的事情。模式而顏色是有幫助的,因為色盲對於色盲者來說是無法區分的。該LP55231是一個9通道LED驅動器,其中兩個通道可以實現前面討論過的6 RGB LED的實現。如果成本是一個問題,只有一個LP55231可以使用更少的LED。其他重要的功能LP55231包括高效LED驅動器和一個電荷泵(高達94%),200 nA待機電流,自動省電模式,可編程LED模式以及小型封裝尺寸(4 mm×4 mm)。由於這個參考設計實現了兩個LED驅動器,所以選擇了LP55231是因為它允許簡單的同步觸發輸入。

產品功能:

DRV8833: 具有電機電流控制和低RDSon 360的雙H橋電機驅動器毫歐

  

CC2640: 帶有超低功耗無線MCU(32位)的2.4GHz低功耗藍牙ARM®Cortex®-M3處理器)

 

TPS62745: 超低IQ降壓轉換器,具有16個可選輸出電壓(1.8 V至5.5 V)負載電流≥15μA時為3.3 V,效率為90%

 

LP55231: 九通道LED驅動器,旨在為移動設備提供照明效果設備

 

CSD25310Q2: 柵極至源極電壓為±8 V且低電平的低成本功率PFET RDSon 19mΩ

 

產品照片:

 

使用Smart RF™快閃記憶體編程器進行編程2:

執行以下步驟以使用SmartRF Flash Programmer 2進行編程:

  • ž   下載並安裝SmartRF Flash Programmer 2,可在以下網址獲得:

http://www.ti.com/tool/flash-programmer

  • ž   打開Smart RF Flash編程器2。
  • ž   在Connected devices窗口中,CC2640列在XDS100v3下。 如果沒有列出,請檢查從SmartRF06到TIDA-00757的電源和連接,然後點擊刷新按鈕重新掃描設備。 突出顯示CC2640設備。
  • ž   在主選項卡中,單擊多個單選按鈕。
  • ž   單擊瀏覽按鈕並導航到TIDA00757堆棧十六進位文件。
  • ž   單擊瀏覽按鈕並導航至TIDA00757應用程式的十六進位文件。
  • ž   點擊藍色的“播放”按鈕將兩個十六進位圖像閃爍到TIDA-00757上。

 

應用:

  • ž   電動百葉窗