低功耗广域网技术指标对比图片来源：艾瑞咨询

事实上，科研人员还在研究新型无线收发技术来进一步降低无线传输的功耗，例如唤醒式无线系统与反射调制系统，这些新技术可以在现在的基础上对无线收发环节的功耗，实现数量级的提升，不过这些技术目前还处于实验室阶段。

传感器低功耗设计

除了选用低功耗应用专用传感器元器件，传感器模块的低功耗设计还取决于两个因素。一个是传感器信号处理链路的低功耗设计，温湿度、压力、加速度、光线等常见传感器的功耗通过优化设计，可以实现uW甚至nW级功耗。但从传感器信号出来到ADC之前，还需要放大、滤波等信号处理电路，这些电路也需要适应低功耗设计需求，比如能够在100uA供电电流下工作。选择超低功耗器件构建传感器信号链路是一种设计思路，将信号链路集成到MCU或传感器上是另一种设计方法，集成的方法不仅功耗低，可以从系统上更好的管理功耗。

另一个是对传感器也进行周期性供电，很多应用并不需要传感器时刻处于工作状态，如果只在传感器需要工作的时候才供电，就可以大幅度降低传感器模块部分功耗。在评估传感器系统中周期供电的有效性时，工程师必须明确采集有效数据所花的时间，以确保每次数据采集的正确性。

能量收集

能量收集技术是物联网设备低功耗设计长期看好的方向，从外部环境中提取能量，来为物联网设备供电，从而让设备在全生命周期不需要更换电池。

热量、振动、压力，风能、太阳能，都能够被专用电路转换成电能，有些市场已经成功地采用了能量收集方法，如交通运输基础设施、无线医疗设备、轮胎压力检测和楼宇自动化市场。尤其是在楼宇自动化系统中，占位传感器、自动调温器甚至光控开关等部件，以前安装时通常需要电源或控制配线，由于采用了能量收集系统，现在这些部件已经不需要电源。在现实环境中，这些由外部环境能源供电的系统往往很笨重、复杂和昂贵。

不过在芯片公司努力下，小巧易用的能量收集模块已经出现，富士通的AEM10940启动电压只需要11mW（380mV）,可以接受太阳能、热能、振动和射频信号能量；意法半导体的SPV1050就是一款针对太阳能或热能的能量收集器，而且提供了充电功能，最大可以支持70mA的充电电流，20引脚QFN封装，尺寸只有9平方毫米；ADI公司的LTC3588系列则是针对振动的能量收集专用芯片， 输出电压可选1.8V、2.5V、3.3V、3.6V，覆盖多数便携式设备电压范围，输出电流最大可达100mA，尺寸也是3m*3m。在新型能量收集芯片支持下，为部分物联网应用的无线网络终端节点实现无电池供电，已经成为可能。

典型能量电路收集输出功率与电压

能量收集的另一个热点方向是提取无线电波中的能量，无论是Wi-Fi，还是手机信号，都对外辐射一定的能量，利用专用器件可以提取这些无线电波的能量。日本科技振兴机构（JST），富士通公司和东京都立大学近日宣布，他们开发了一种纳米线反向二极管（nanowire backward diode），这种高灵敏度整流元件可以将低功率微波转换为电能。该技术的灵敏度是传统技术的十倍以上，能从日常通信用4G信号转换出约100nW的能量出来，该能量收集技术如果能产业化，有望为超低功耗物联网传感器供电。

如上所述，超低功耗MCU、无线通信技术与传感器模块是物联网设备低功耗设计的三大主要方向，但工程师也不能忽视板级电源设计与系统优化。通过优选器件、合理设计、全局优化，现在的技术已经完全可以支持物联网终端10年电池寿命设计。伴随半导体技术、电池技术与能量收集技术的发展，物联网终端设备有望实现更高的电池寿命，甚至免电池供电，从而为物联网设备的进一步普及奠定基础。返回搜狐，查看更多