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低功耗蓝牙时代,纽扣电池寿命可达十年

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低功耗蓝牙时代,纽扣电池寿命可达十年
2020-09-23

根据蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)的预测,到2023年,蓝牙设备的年度总出货量将增加到54亿个,年增长率达到26%,那时90%的蓝牙设备都将支持低功耗蓝牙(BLE,Bluetooth Low Energy)。到2024年,低功耗蓝牙单模设备累计出货量将达到75亿。


面对低功耗蓝牙蓝海,更低功耗是厂商们追求的标准之一。Silicon Labs作为最早支持蓝牙5.0和5.2标准产品的厂商之一,今年2月发布面向电池供电的低功耗蓝牙芯片BG22 SoC之后,又推出基于BG22 SoC的BGM220蓝牙模块。Silicon Labs表示,这款芯片可以将纽扣电池的寿命延长5-15年。


那么,低功耗蓝牙是如何演变而来的?可让纽扣电池寿命长达十年的低功耗蓝牙芯片背后又有什么样的技术逻辑?


万物互联,低功耗蓝牙的新机遇


蓝牙技术发展至今,已有25年历史。


1994年,爱立信希望通过无线音频传输实现无线耳机,最早发明了能够在设备之间进行数据传输的无线蓝牙技术。


伴随着传输速度和传输距离的变化,蓝牙技术标准不断演进,从2004年蓝牙2.0版本的正式商用,到2007年2.1版本增加能够延长蓝牙设备电池寿命的Sniff省电功能,再到2009年3.0版本时,数据传输速率得以提升……


直到2010年,蓝牙4.0版本的推出,蓝牙技术正式被分为经典蓝牙和低功耗蓝牙两条发展路径,在功耗敏感型应用和只需传输少量数据应用中表现优异的低功耗蓝牙就此开始发展。


进入物联网时代,特别是在蓝牙5.2推出之后,蓝牙Mesh组网助力蓝牙设备实现智能楼宇、智能家居等物联网应用中的连接。位置服务在测试大型商场人流量中寻求机遇。耗电少、连接速度快的低功耗蓝牙逐渐成为物联网连接,特别是智能产品连接的首选。


超低功耗,让纽扣电池寿命长达10年


尽管低功耗蓝牙在物联网中的应用已经较为广泛,但为了分食更多市场,各个厂商仍在努力降低功耗,提供更好的性能。


雷锋网了解到,低功耗蓝牙功耗的降低,主要通过芯片设计和系统设计实现,而低功耗蓝牙芯片的功耗主要来源于动态运行功耗和静态睡眠功耗,这些功耗受设备激活、休眠时间、执行通信协议和应用程序的效率等因素的影响。


Silicon Labs推出的BG22系列芯片结合了同类最佳的超低发射和接收电流,即 0 dBm下,发射电流为3.6 mA,接收电流2.6 mA,使用高性能、低功耗Cortex M33内核,工作电流为25 A / MHz,休眠电流1.21A。此外,活动电流为25μA/MHz,相比于第一代BG系列产品,活动电流降低62μA/MHz。这一芯片可以根据应用场景的不同,让纽扣电池的寿命达到5年至15年,这在对于原先长期处于工作状态下使用寿命为5年左右的纽扣电池,有较大的提升。


Silicon Labs亚太区IoT产品营销高级经理陈雄基表示,过去大家为了确保所有蓝牙稳定接入,可能会牺牲掉功耗的部分,调制到最大TX功率(发射功率)以确保通讯功能,但Silicon Labs的BLE协议支持动态TX功率调节,能够更好地优化功耗,从而延长电池寿命。


除了业界领先的蓝牙5.1和5.2 SoC和预先认证的模块之外,Silicon Labs还提供堆栈软件、移动设备端应用程序和开发工具,能够为客户提供完整的蓝牙产品解决方案。


作为一家无线连接公司,Silicon Labs不仅仅支持蓝牙协议。根据陈雄基的介绍,Silicon Labs的产品软硬件兼容,对于想要使用Wi-Fi和Zig-Bee的客户而言,无需修改硬件就可以继续使用,同样满足低功耗的需求。


可穿戴设备的明天


超低功耗的蓝牙芯片给万物互联带来更多可能性。Silicon Labs方面表示,公司之前的产品很少涉及到消费电子领域,而最新推出而的超低功耗BG22开始应用在新型物联网领域,例如携带式按摩仪,携带式医疗机械,超低功耗蓝牙芯片扩展了Silicon Labs的市场。


在芯片的体积上,Silicon Labs推出的BGM220蓝牙模块采用的是系统级封装(SiP),规格为6mm x 6mm,这就意味着该模块可以用于更加小型的产品。




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