根據預測, 全球物聯網市場規模將從 2015 年的 7000 億美元增長至 2020 年的 1.7 萬億美元, 復合增長率高到達 20%。從基站、網關、設備到云端基礎搭建，物聯網的崛起伴隨著龐大數量的設備需求。相關調研數據顯示，2015 年物聯網設備接入量為 134 億 部，到 2019 年將達到 385 億部。數以百億計的設備無一不需要用電，不管是交流電網、直流總線、以太網供電還是采用能量收集等方式，物聯網設備在設計的過程中有一個重要參考項是它如何獲得和使用電源，這將會對系統的功能和用戶體驗產生根本性的影響。總結來說，電源管理技術在物聯網應用中有著至關重要的作用。

物聯網是一個寬泛的命題，打造的不僅僅是一個單一的產業鏈，從M2M到智能家居、可穿戴設備、智慧農業和智慧醫療等，每一個全新的產業鏈誕生都伴隨著全新的設備需求，小型化、集成化、智能化和低功耗等成為物聯網設備設計常用理念，電源管理技術又該如何隨機應變呢?我們結合以下幾個具體應用來看一下。

可穿戴設備需要電源系統更小、更高效

可穿戴設備是物聯網應用場景發展較早，也較為成熟的一個領域。從定義上看，可穿戴設備即直接穿在身上，或是整合到用戶的衣服或配件的一種便攜式設備。但隨著物聯網的快速發展以及AIIoT概念的出現，可穿戴設備開始從單一功能走向多功能進而達到智能化。眾多物聯網廠商選擇在這個領域發力，誕生了諸如智能手表、智能眼鏡、智能頭盔、智能書包等一系列產品。從產品設計的角度來看，可穿戴設備發展方向包含以下三點——更高集成度、更復雜的設計以及更強大的安全性。

產品的發展趨勢決定了其內部元件的發展方向，為了增強“可穿戴”的概念以及提高用戶的體驗感，電源系統需要采用小型電池，并且需要增強電源管理技術，提高效率且穩定輸出，延長產品的使用和待機時間。

以羅姆半導體升壓型DC/DC轉化器BU33UV7NUX為例，其利用ROHM的模擬設計技術和電源系統工藝致力于降低消耗電流，在同等功能產品中消耗電流僅為業界最小級別的7μA，使電源系統的工作時間更長。另外，電源IC由0.9V的低輸入電壓即可驅動，不僅支持紐扣型鋰電池，還可支持使用1枚干電池的應用。

車聯網需要電源系統一對多

車聯網被認為是物聯網產業潛力最大、需求最明確的一個領域，對促進汽車和信息通信產業創新發展，構建汽車和交通服務新模式新業態，推動自動駕駛技術創新和應用，提高交通效率和安全水平具有重要意義。研究數據表明，預計到2020年車聯網市場規模將達到338.2億美元(約2200億元人民幣)，到2023年市場滲透率將達到67%。

隨著智能網聯概念在汽車設計中成為常規項，導航、緊急救援、車輛追蹤、駕駛輔助等服務在汽車中開始高頻率出現，電子元器件的數量在單一汽車中與日俱增，這樣的趨勢給汽車供電造成了一定壓力。

汽車的電源系統主要由蓄電池、發電機、調節器、指示燈和開關導線等連接而成，為滿足車用電子設備的正常用電，電源系統的輸出電壓需要穩定在一定的范圍內，防止因電壓起伏過大而造成元器件損壞。因此，在車用48V電源系統逐漸普及的情況下，高壓轉低壓并且穩定輸出成為關鍵。

另外，車載電子元器件的增多需要電源系統減少數量、縮小體積，在更小的硅芯片上集成更多功能特性，同時以更高的設計靈活性實現更強的系統用電性能。在這樣的需求大背景下，多個單一功能的電源管理器件一一組合的方法顯然已經捉襟見肘，一對多形勢的集成電源管理解決方案開始流行。此外，對于汽車而言，汽車電子產品尤其是電源管理部分實現集成化，也成功的降低了整車廠的成本。

羅姆的電源技術一直追求小型化和節能化，其Nano系列是采用了模擬技術的一種新型電源技術。以Nano Pulse Control技術來說，通過穩定控制脈沖寬度實現了2個效果：在高降壓比的情況下實現了"電源系統的單芯片化"、包括線圈在內"安裝面積小型化"。

以往的DC/DC轉換器，在不影響AM廣播頻段的2MHz工作時，從48V獲得3.3V低電壓時，需要先降至12V中間電壓，進行2步(2個芯片)降壓。規格上需要支持從最高60V的電源降到最小2.5V的驅動電壓，所以假如用1個芯片降壓，則必須實現24:1這一非常高的降壓比。羅姆挑戰DC/DC轉換器的"單芯片化"這一高難關口，開發了超高速脈沖控制技術"Nano Pulse Control"。搭載此項技術，將開關導通時間縮短到了9ns。這在目前的電源IC中是世界最小的數值。并且，對這種極小的脈沖寬度能夠進行穩定控制，也是此項技術的一大特點。Nano Pulse Control技術當前的代表產品是BD9V100MUF-C。

工業物聯網需要電源系統精準耐用

工業物聯網市場規模居當前物聯網市場的首位，《2017中國工業物聯網產業白皮書》數據指出，預計在政策推動以及應用需求帶動下，到2020年，中國工業物聯網在整體物聯網產業中的占比將達到25%，規模將突破4500億元。

工業物聯網具有以下幾個特點：全面感知、互聯傳輸、智能處理、自組織和自處理。在工業物聯網中，傳感器的使用率極高，各種類型和功能的傳感器在工業物聯網中隨處可見。隨著工業自動化進程的進入，設備智能化和小型化趨勢明顯。在這個趨勢下，許多傳感器很小，要使它們能夠工作只能使用一些能夠保持有限能量的小電池。因此，電源管理IC需要省之又省的使用這些有限的能源，需要將低功耗貫徹落實。

除了傳感器層面對電源能量使用的高要求，在工業物聯網領域，邊緣計算的概念被率先接受，這對系統的用電也提出了相應的挑戰。系統斷電造成的可怕損失讓廠商不得不提早預防，物聯網數據在設備端運轉的意識越來越強。因此，嵌入式設備和傳感器通常需要具有有限的計算能力。從當前的產品設計而言，這些計算能力的電源支撐也需要在微小電池上運行，所以和對傳感器供電相同，邊緣計算設備必須有效地利用電能，延長設備或者電源的更替周期。

為此，羅姆半導體的Nano系列提出了另一項技術——Nano Energy。Nano Energy技術通過減少IC本身的電流消耗來實現微電流的穩定工作，能夠為搭載小型電池的設備提供長時間驅動。

如果只是單純的考慮降低消耗電流，可以采用提高電路的電阻值，但僅僅采用這個辦法會產生來自元件的漏電流、針對噪聲的靈敏度要提高、電路響應速度低下等問題。羅姆半導體使降低消耗電流時發生的折中降至極限的同時，還開發了超輕負載狀態下徹底削減消耗電流的劃時代技術"Nano Energy"。現在，實現了180nA這一業界最小的消耗電流。

將此項技術搭載于DC/DC轉換器"BD70522GUL"，無負載(應用待機)時與一般產品相比，電池驅動時間是以往產品的2倍。此外，在10μA至500mA這一業界最寬電流范圍內，實現了90%以上的大功率轉換效率。同樣，如果沒有羅姆半導體獨有的垂直統合型生產體制下的"電路設計""布局""工藝"三大尖端技術的融合，是無法實現的。

總結

通過可穿戴設備、智能網聯汽車和工業物聯網三個典型的物聯網應用場景可以看出，物聯網的普及對電源管理技術提出了全新的要求。電源管理系統需要實現小型化和集成化，在更小的芯片面積上需要能夠實現更多的功能。并且，電源管理技術需要順應物聯網低功耗的發展趨勢，需要讓系統用電更精準節能，讓設備運轉的周期更長久。當然，隨著物聯網系統內設備數量的增多，電源供電需要更高的電壓值，高壓轉低壓并且能夠穩定輸出對電源管理技術也提出新的挑戰。