“Интернет вещей” (IoT) обещает нам повысить эффективность, безопасность и удобство во всех возможных областях. IoT внедряется повсеместно, оценивая такие преимущества, исследовательская и консалтинговая компания Gartner прогнозирует количество IoT-устройств в 26 миллиардов шт. к 2020 году. Рынок IoT-устройств, по мнению аналитиков, вырастет на $300 млрд. Производители компонентов, которые требуются для интернета вещей, создают новые микросхемы и электронные компоненты, чтобы соответствовать задачам IoT-устройств. Разработчики IoT-устройств имеют сложную задачу: Необходимо создать миниатюрные модули, которые измеряют различные физические условия (температура, влажность, вибрация и т.д.) и имеют низкую мощность и длительный срок службы. Особое внимание уделяется области источников питания и энергопотребления. При правильном выборе компонентов, модули IoT могут демонстрировать уровень активного энергопотребления - в диапазоне 6мА, и в режиме ожидания - около 1мА. Такой уровень энергопотребления позволяют некоторым модулям IoT работать неограниченно - без батарей или подключений к внешнему источнику питания, получая энергию из узлов-накопителей энергии.
Данная статья сосредоточена на конструктиве компонентов, которые применяют разработчики в областях энергопотребления, обработки входящих и исходящих данных, тактирование сигнала. В первой части статьи рассмотрим область энергопотребления и зависимость тока утечки от применяемого напряжения.
Оба типа танталовые и керамические конденсаторы - отличный выбор для силовой части модуля IoT. Танталовые конденсаторы могут обеспечить чрезвычайно большие значения емкости в небольших корпусах. Значения могут быть настолько большими, что такие конденсаторы могут стать источником энергии для узлов-накопителей энергии. В частности, хорошо подойдут для этой цели – три серии танталовых конденсаторов AVX: TAJ, TRJ, TCN.
Независимо от выбранной серии есть такой параметр, назовем его «условным понижением напряжения», он играет важную роль в уменьшении тока утечки конденсаторов в приложении. На рисунке ниже показано уменьшение тока утечки (leakage current) в танталовых конденсаторах при уменьшении отношения приложенного напряжения к номинальному напряжению (Rated Voltage). Чем выше процент соотношений этих напряжений, тем ниже уровень тока утечки в приложении. Использование элемента схемы с более высоким номинальным напряжением, чем напряжение приложения и называется «условным понижением напряжения».
Тот элемент схемы, который используется на 50% от номинального напряжения, будет иметь в 3 раза меньшие уровни утечки, чем тот, который используется на 80%.
Далее подробнее про три серии танталов AVX, которые демонстрируют эффективность, полезную для конструкций IoT. • Серия TAJ - это универсальный, низкопрофильный танталовый SMD конденсатор. Хотя танталовые конденсаторы можно приобрести в размере до 0201, широкое распространение и доступность этой серии в типоразмерах от 0805 считается важным фактором для конструкций IoT. http://www.avx.com/products/tantalum/smd-tantalum-mno2/taj-series/
• В серии TCN - особая конструкция полимера в контактирующих площадках позволяет сделать очень широкий диапазон емкости и, при этом, низкий уровень отказа. Более высокие уровни утечки полимерных танталовых конденсаторов могут быть приведены в допустимые пределы с помощью «условного понижения напряжения». http://www.avx.com/products/polymer/tcn-series/
Сравнение этих трех серий танталовых конденсаторов показано в приведенной ниже таблице.
Производители: