物联网的进步依赖于新兴的无线技术，这些技术耗能少，而且能适应狭小的空间。
看起来，智能手表和健身手环等可穿戴技术的成功可能取决于无线通信技术的低能耗版本。最受关注的低耗能技术是被称为“蓝牙智能”(Bluetooth Smart)的“蓝牙4.1低耗能(Bluetooth 4.1 low energy, BLE)”。这是一款耗电更少的蓝牙，于2010年首次被采用。
BLE降低能耗的一个原因是，它消除了与电池持续使用和不断配对和修复有关的问题，这些问题在早期版本中都存在。此外，BLE设备耗电更少，因为除了传输关键数据外，它们都处于空闲模式。为了降低小电池设备的能耗，配备了BLE的笔记本、智能手机、平板电脑和其他消费电子设备作为主要设备，从次要BLE设备(如心率监测器、智能手表或任何其他可穿戴产品)发送和接收数据。
BLE还使信标技术的使用成为可能。行业分析公司ABI Research表示，在过去的12个月里，iBeacons/BLE beacon在零售商中得到了广泛使用。该公司预测，BLE信标在未来五年的出货量可能会攀升到2019年的6000万台。另一家分析公司IHS称2015年是室内定位起飞的一年。虽然WiFi可以在室内进行定位，但蓝牙信标的准确性更高。有了蓝牙信标，你不仅可以导航到商店，还可以导航到过道，甚至是特定的产品。
蓝牙智能半导体在2014年出货迅速。分析师预计，到2020年，全球BLE和Smart Ready市场规模将达到55.72亿美元，出货量将高达27亿部，而2013年仅为4900万部。预计2014年至2020年的复合年增长率为9.38%。分析师还预计，BLE将在无线传感器网络(WSN)的年度出货量中领先。分析公司ON World预计，到2018年，IEEE 802.15.4、BLE和WiFi将占到无线传感器网络出货量的80%以上。
硬件供应商正在通过几个方面的创新想法来应对降低功耗的需求。在BLE ic方面，最近的发展包括IS1870和IS1871 BLE射频ic，以及Microchip Technology的BM70模块。这些器件的功率分布使电流消耗最小化，射频ic的形状因数小到4 × 4mm，模块的形状因数为15×12 mm。模块选项包括射频监管认证，或非认证(无屏蔽/无天线)，用于更小和更远程的天线设计，将通过最终产品发射认证。
为了处理信标应用程序，该模块支持独立的“无主机”操作——换句话说，它从闪存启动，因此不需要外部主机处理器下载代码或运行驱动程序。Microchip的BLE设备包括一个集成的、经过认证的蓝牙4.2固件栈，通过政府级(基于fips)的安全连接支持，可以以高达2.5倍的数据传输速度和连接安全性促进通信。
在另一方面，电源制造商TDK-Lambda Americas设计了许多低功耗物联网和BLE应用组件。这些设备包括基于表面声波(SAW)、体声波(BAW)和嵌入基板的半导体(SESUB)技术的射频组件和模块，微小和扁平的多层电感器，各种先进的传感器技术，以及用于无线充电的微型化超扁平线圈。
考虑一个特定的BLE模块。SESUB-PAN-D14580是世界上最小的BLE模块，其占地面积仅为3.5 × 3.5 mm，插入高度为1.0 mm。它比采用分立元件的模块小了近65%，耗电量仅为经典蓝牙设备的四分之一。它的工作电压为3v，发射时仅消耗5.0 mA，接收时仅消耗5.4 mA，待机时仅消耗0.8µA。
该模块基于TDK SESUB集成技术，集成了Dialog Semiconductor公司的DA14580蓝牙4.1芯片。它的基板层将所有I/ o优化路由到模块底部表面的BGA，从而更好地让设计人员访问集成的蓝牙IC。石英振荡器、电容器和其他各种外围元件安装在同一衬底上。蓝牙模块的微型化和低电流消耗使其能够处理电池供电的可穿戴应用程序，在这些应用程序中，体积小、重量轻、功耗低是必不可少的。2015年7月开始批量生产。
受到关注的不仅仅是通讯芯片。电源制造商正在专门为智能手表等可穿戴设备设计低功耗组件。例如，TDK型硅-硅转换器的2.9×2.3-mm占地面积相对较小，插入高度为1毫米。集成电源模块占传统分立元件所占空间的65%。他们有92%的功率效率，在轻负载下，模块进入节电模式使用脉冲频率调制与典型的静态电流24µa。
许多低功耗通信电子设备似乎也将通过某种无线充电方案获得电力。一个复杂的因素是没有无线充电标准。几种技术正在使用，包括磁电感、磁共振、无线电波充电、微波充电和激光束充电。
磁电感利用电磁场来传输功率。在磁共振充电中，发射器和接收器之间的无线能量传输是通过调节到相同频率的罐体电路完成的。无线电波充电利用无线电波向最远30英尺的接收器传输能量。
目前，约90%的无线充电是通过磁感应进行的。两个组织正在努力制定统一的无线充电标准。无线电力协会(WPC)参与制定了专门针对磁电感的标准。另一个组织是电力事务联盟(PMA)和无线电力联盟(A4WP)最近的合并——合并后的组织的新名称尚未确定。连接的目标之一是促进各种无线充电方案之间的互操作性。
无线充电发生在只能被形容为狭窄的房间里;在大多数可穿戴设备中，感应线圈等充电元件几乎没有空间。但信号强度的高低与线圈匝数和线圈半径的三次方成正比。因此，制造商已经开发了特殊的电感线圈，为小空间和最大化信号水平进行了优化。
例如，TDK处理的Tx线圈WPC低功率(≤5 W)规格，包括单一初级线圈与磁对齐(规格A1和A9)和无磁铁(规格A10和A11)。带有三个线圈的线性阵列也可用于允许自由定位阵列的充电器。所有Tx线圈使用wpc认可的铁氧体片。极薄的柔性薄板是可用的。
TDK Rx线圈的厚度从0.50毫米到1.12毫米，以满足无线充电应用的不同要求。所有Rx线圈都设计了磁吸引材料，以支持磁对准。该阵容还包括带有近场通信(NFC)组合天线的Rx线圈。Rx模块包括一个带有吸引器和控制单元的Rx线圈。这些模块的最大厚度只有1.0毫米。三个小型Rx线圈针对可穿戴设备;它们的尺寸小到22×12毫米和线圈设计为最大输出2 W。
参考文献
微芯片技术
microchip.com
TDK-Lambda
tdk-lambda.com
了下:电力电子的技巧，电容器，无线
