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世平集团代理之 TI 推出使用4节AA电池的智能锁参考设计

 2018-01-24

随着越来越多的建筑和房主希望改造智能锁(或电子锁)到他们的建筑物或家中,无线电池供电的智能锁越来越受欢迎在今天的市场。在智能锁定应用中,大电流电机和无线电通常耗尽电池很快,导致电池寿命受到影响。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往往是一个关键的设计考虑因素。由TI启用轻负载效率的DC-DC转换器,SimpleLink™超低功耗无线MCU平台集成电机驱动器和RGB LED驱动器,这个设计指南演示了一个轻载高效的电源拓扑结构可以根据低待机电流和长时间的关断状态来延长电池寿命。这个设计指南介绍了TI设计系统的组件选择,设计原理和测试结果。范围本设计指南为系统设计人员提供了一个实现低功耗门锁设计的先行先机电子锁,门键盘和阅读器,无线自动百叶窗,HVAC阻尼器和执行器。以下小节介绍TI设计系统中的各个模块以及哪些模块特性对于最好地实现相应的功能来说是最关键的。

选择电池有两个主要原因:电池平台的容量和普及。 AA电池比AAA电池有更大的容量。 AA电池的使用更多应用程序类似于当今市场上的智能锁。

 

产品特性:

  • ž   4 节 AA 串联电池具有 5 年以上的电池寿命
  • ž   每天 24 次上锁或解锁活动
  • ž   BLE 无线电连接周期
  • ž   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
  • ž   基于电压的电池电量监测计,集成型直流/直流转换器
  • ž   采用第三方 BLE iOS 和 Android 应用通过 BLE 测试
  • ž   最多 4 秒的可配置广告间隔

 

系统方块图:

 

产品叙述:

电源技术:

这种智能锁应用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(见图)。 LDO和降压实现不依赖于事件,这意味着两个拓扑无论如何使用相同数量的能量许多锁定和解锁事件一天发生。 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3 V到5 V,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%。

MCU带集成蓝牙®低功耗无线电:

该参考设计必须连接并与中央设备通信。 但是因为权力消费是基于电池应用的一个关注点,无线电和处理器必须是低功耗的。 终端设备系统所需的无线协议是选择的重要考虑因素的无线电设备。 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,针对蓝牙智能,ZigBee®,6LoWPAN和ZigBeeRF4CE遥控器应用。 在这个TI设计中,蓝牙智能是选择的协议,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包含所有必要的功能。 DRV8833可以驱动多种类型的电机和感性负载,峰值电流为2 A,电源电压范围为2.7 V至10.8 V,非常适合使用四节AA电池。 标称驱动电压电池的电压是5V。 DRV8833的主要区分因素是钳位电流的能力在一定的水平由外部电阻决定。 DRV8833具有电流检测功能允许驾驶员监视和调整输出电流,使电机不会烧毁或浪费电池供电。通过设置电机下方的DRV8833电流限制可以保护电机失速电流。

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。模式而颜色是有帮助的,因为色盲对于色盲者来说是无法区分的。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。如果成本是一个问题,只有一个LP55231可以使用更少的LED。其他重要的功能LP55231包括高效LED驱动器和一个电荷泵(高达94%),200 nA待机电流,自动省电模式,可编程LED模式以及小型封装尺寸(4 mm×4 mm)。由于这个参考设计实现了两个LED驱动器,所以选择了LP55231是因为它允许简单的同步触发输入。

产品功能:

DRV8833: 具有电机电流控制和低RDSon 360的双H桥电机驱动器毫欧

  

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)

 

TPS62745: 超低IQ降压转换器,具有16个可选输出电压(1.8 V至5.5 V)负载电流≥15μA时为3.3 V,效率为90%

 

LP55231: 九通道LED驱动器,旨在为移动设备提供照明效果设备

 

CSD25310Q2: 栅极至源极电压为±8 V且低电平的低成本功率PFET RDSon 19mΩ

 

产品照片:

 

使用Smart RF™闪存编程器进行编程2:

执行以下步骤以使用SmartRF Flash Programmer 2进行编程:

  • ž   下载并安装SmartRF Flash Programmer 2,可在以下网址获得:

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

  • ž   打开Smart RF Flash编程器2。
  • ž   在Connected devices窗口中,CC2640列在XDS100v3下。 如果没有列出,请检查从SmartRF06到TIDA-00757的电源和连接,然后点击刷新按钮重新扫描设备。 突出显示CC2640设备。
  • ž   在主选项卡中,单击多个单选按钮。
  • ž   单击浏览按钮并导航到TIDA00757堆栈十六进制文件。
  • ž   单击浏览按钮并导航至TIDA00757应用程序的十六进制文件。
  • ž   点击蓝色的“播放”按钮将两个十六进制图像闪烁到TIDA-00757上。

 

应用:

  • ž   电动百叶窗