【導讀】在實現“碳達峰”和“碳中和”的“雙碳”目標過程中，廣泛存在的物聯網設備是一個重要抓手。根據市場研究機構IoT Analytics發布的報告顯示，2022年全球物聯網連接數達到143億；預計到2023年，這一數量將再增長16%，達到160億個。
圖1：全球物聯網設備統計及未來預測
（圖源：IoT Analytics）
歸納起來，物聯網可以從三個方面幫助各行業實現“雙碳”目標。其一是通過智能物聯來實現降能增效，在這個理念下，老設備和新設備都將會被逐步接入到物聯網系統中；其二是通過無源物聯網讓更多的應用免受電池供電的限制，在減少電池原材料消耗的同時，進一步提升物聯網在各行業的滲透率；其三是物聯網幫助實現新能源系統的高效管理，從能源源頭降低碳排放。
在這三大舉措中，布設物聯網方案應用將會用到各種各樣的節能技術，也就會用到種類豐富的電子元器件。本文我們將圍繞貿澤電子官網在售的、優秀的電子元器件展開，看看哪些類型的元器件將會在“雙碳”進程中發揮重要作用和價值。
能夠快速部署的低功耗物聯網很關鍵
如上所述，通過智能物聯來實現降能增效，已經成為各行各業未來發展的趨勢和共識。以前，建筑、工業、交通等領域的設備存在能耗數據不完整、信息獨立等問題，不僅管理難度很大，且存在明顯的能源浪費問題。物聯網的出現很好地解決了這個問題，通過對數據的采集、存儲、傳輸、分析和決策，做到能源管理的可視化、信息化，進而實現節能減排。
物聯網方案架構大致分為三層，分別是應用層、服務層和網絡層。其中，應用層主要是各種設備，然后是設備互聯組成的系統；服務層又分為建模服務層和通信基礎服務層，主要是用于實現系統應用方案的構建，包括網絡、底層協議和硬件等；網絡層顧名思義就是提供設備間互聯的網絡通訊。
通過上述部署，就能夠打破原有系統內的信息孤島問題，實現統一部署和統一管理，然后找到關鍵節點逐步優化系統的能耗。
當然，在具體的方案開發過程中，有兩點是非常重要的：在設備之間額外加入的物聯網系統需要具備低功耗的屬性，以此避免給系統造成額外的能耗負擔；物聯網系統需要具備易于開發的特性，防止新增加的系統出現二次信息孤島的情況。
針對這兩點，我們以貿澤電子官網在售的一款無線MCU來展開說明。該器件來自制造商Texas Instruments（TI），貿澤電子官網上該器件的料號為CC2652P74T0RGZR。
圖2：CC2652P74T0RGZR
（圖源：貿澤電子）
CC2652P74T0RGZR是一款多協議無線MCU，屬于TI SimpleLink MCU平臺的一部分。該器件支持的協議包括Thread、Zigbee、Matter、藍牙5.2低功耗、IEEE 802.15.4、支持IPv6的智能對象（6LoWPAN）、TI 15.4-Stack（2.4GHz）和通過動態多協議管理器（DMM）驅動器實現的并發多協議，因此能夠適用于豐富的物聯網應用場景。
CC2652P74T0RGZR在低功耗和穩定性方面做了針對性增強。該器件具有系統性低功耗性能，支持3.10mA有源模式，運行CoreMark時的功耗表現為65μA/MHz。在保持144KB RAM時，具有0.9μA的低待機電流。該器件還支持0.1μA關斷模式，可設置引腳喚醒。
另外，CC2652P74T0RGZR還具有基于Arm Cortex-M0打造的4KB SRAM的自主MCU，作為超低功耗的傳感器控制器，能夠快速喚醒進入低功耗運行，完成采樣、存儲和處理傳感器數據的工作。這款傳感器控制器2MHz模式下為29.2μA，24MHz模式下為799μA。
圖3：CC2652P74T0RGZR系統框圖
（圖源：TI）
CC2652P74T0RGZR能夠長期保證物聯網系統的穩定運行。該器件具有低SER（軟錯誤率）FIT（時基故障），可延長運行壽命。同時，器件內搭載的SRAM奇偶校驗功能始終開啟，可更大程度地降低因潛在輻射事件導致的損壞風險。TI制定了產品生命周期政策，以保證包括CC2652P74T0RGZR在內的產品能夠擁有10至15年或者更久的產品生命周期。
當然，在保證低功耗和耐久性的同時，CC2652P74T0RGZR并沒有犧牲系統性能和易用性。該器件擁有功能強大的48MHz Arm Cortex-M4F處理器、704KB閃存程序存儲器和256KB ROM。具有高效的內置PA，在2.4GHz頻帶中TX支持+10dBm（21mA）和+20dBm（101mA）的輸出功率。CC2652P7的接收靈敏度為-104dBm（對于125kbps的低功耗藍牙編碼PHY）。
作為SimpleLink MCU平臺的一部分，CC2652P74T0RGZR的易用性也是毋庸置疑的。這一MCU平臺包括Wi-Fi、低功耗藍牙、Thread、Zigbee、Wi-SUN、Amazon Sidewalk、MIOTY、Sub-1GHz MCU和主機MCU。CC2652P74T0RGZR具體屬于可擴展產品系列（閃存為32KB至704KB）的一部分，具有引腳對引腳兼容的封裝選項。
通過CC13xx和CC26xx軟件開發套件（SDK）及SysConfig系統配置工具，SimpleLink MCU平臺內的器件可支持靈活的遷移。此外，豐富的軟件棧、應用示例和SimpleLink Academy培訓課程則能夠幫助用戶大幅縮短開發周期。
基于上述優勢性能，電網基礎設施、樓宇自動化、零售自動化、個人電子產品和醫療應用等領域的物聯網用戶，都能夠享受CC2652P74T0RGZR帶來的低功耗無線通信和高級傳感功能。
能耗精準檢測讓高耗能設備無所遁形
系統部署完成之后，工作并沒有結束，此后物聯網方案實際上還是處于一個動態的優化過程中，其中一個監測和優化項就是功耗。
在“雙碳”目標下，各行業部署物聯網系統并非只是簡單地讓設備聯網，還需要具備很多智能化的能力，進而在整個大系統下打造很多小系統，包括基于物聯網技術實現的能耗監測系統。
能耗監測系統目前已經非常成熟，比如在智能工廠里，空調、通風、照明、產線設備等基本都會被監測，然后通過云平臺對各類型設備進行精準監測和分析，以持續性降低系統運行的成本，實現降能增效的目標。
目前，在物聯網系統中，能耗監測系統的部署已經非常深入，細節到每一個子系統都會被監測到，那么這其實是非常考驗系統內元器件的能力的。接下來，我們為大家推薦一款適用于低功耗系統監視的高精度電壓檢測器，同樣是來自制造商TI，貿澤電子官網上該器件的料號為TPS37AB7806FDSKRQ1。
圖4：德州儀器TPS37xx低功耗高精度電壓檢測器（圖源：貿澤電子）
TPS37AB7806FDSKRQ1是一款低功耗、高精度、小型化的雙通道電壓檢測器。該器件上的SENSE1和SENSE2引腳在輸入時具有滯后特性，可抑制短小毛刺脈沖，從而確保輸出操作穩定而無錯誤觸發。
TPS37AB7806FDSKRQ1提供可調感測的輸入特性，通過搭配一個外部電阻分壓器配置來實現。具體表現為，當SENSE1或SENSE2輸入上的電壓低于下降閾值時，OUT1或OUT2相應降為低電平。當SENSE1或SENSE2上升到高于上升閾值時，OUT1或OUT2相應變為高電平。
TPS37AB7806FDSKRQ1具有2μA（典型值）的超低靜態電流，能夠提供一套精準、高精度且節省空間的電壓檢測解決方案，適用于低功耗系統監視。
圖5：TPS37AB7806FDSKRQ1典型應用電路
（圖源：TI）
除了應用于DSP、微控制器和微處理器等系統電路的低功耗系統監視，TPS37AB7806FDSKRQ1還可用于便攜式醫療設備、樓宇自動化、固態硬盤、便攜式充電設備等領域。同時，TI TPS37xx-Q1系列通過了AEC-Q100認證，也可用于汽車應用。
低待機功耗物聯網方案是大勢所趨
在“雙碳”目標下，致力于低功耗設計的元器件一方面是要降低系統的運行功耗，另一方面也要延長系統的待機時長，并以極低的功耗讓系統進入待機狀態。從物聯網的角度來講，系統并非時時都在進行外部通信，很多時候系統一直都在等待觸發電源的指令，不執行任何功能，這個時候降低待機功耗對降低系統總功耗幫助巨大。
就以MCU來說，很多時候為了降低待機功耗，MCU在待機狀態下不僅是CPU停止工作，程序狀態字PSW累加器、ACC以及全部的通用寄存器等通常都會被凍結以降低待機功耗。同時，外圍的配套電路也需要做配合。
下面介紹的這款器件便是用于打造極低待機功耗的設備，來自制造商ROHM Semiconductor，貿澤電子官網該器件的料號為BD9B500MUV-E2。
圖6：BD9B500MUV-E2
（圖源：貿澤電子）
BD9B500MUV-E2是ROHM Semiconductor BD9x集成式MOSFET DC-DC降壓轉換器中的一款。該系列器件是內置功率MOSFET的同步降壓開關穩壓器，提供從1A至6A的電流范圍，采用恒定導通時間控制系統，提供快速瞬態響應，從而實現了低電感下的高振蕩頻率。這些器件采用原始的恒定導通時間控制方法，輕負載時的功耗較低。
圖7：ROHM Semiconductor BD9x集成式MOSFET DC-DC降壓轉換器典型應用電路
（圖源：ROHM Semiconductor）
綜合上述性能優勢，ROHM Semiconductor BD9x集成式MOSFET DC-DC降壓轉換器非常適合打造需要極低待機功耗的設備，待機電流為0μA（典型值）至10μA（極大值）。同時，該系列器件提供豐富的保護功能，包括過流保護、短路保護、熱關斷保護、欠壓閉鎖保護等。
在“雙碳”目標下
物聯網未來大有可為
上述內容主要圍繞應用端做分析，實際上正如開篇提到的，在能源供給一側，物聯網的價值也是不可估量的。國際能源署在新的《可再生能源市場更新報告》中指出，由于政策支持、化石燃料價格上漲、太陽能和風能發電項目的積極推進，預計2023年全球可再生能源裝機容量將新增1/3，明年全球可再生能源發電量將繼續增長。
借助能源供應端和市場應用端巨大的需求，未來的物聯網方案部署空間是巨大的，同時物聯網技術也會成為能源供給中的關鍵技術，進而幫助各個行業完成自己的“雙碳”目標。
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