采用低调硬币电池和支架组件进行低功耗无线设计

更高频率RF的好处是组件变得更小。较小的组件意味着较少的材料，因此组件也可以更便宜。随着更小，更低成本的电子产品，更多的小工具利用了开放的新无线可能性。以蓝牙®耳机为例。想象一下，用一根绑在头上的CB天线试试这个。这在CB波段是不可行的，但在2.4 GHz时非常可行。

当设计变得非常小时，电池可能是组装中最大的组件 - 也是障碍物。微电子处理器，传感器，按钮和触摸区域变得越来越小，但我们可用的能量密度物理似乎不会在不降低容量的情况下显着缩小。

能量收集显示出一些希望，基于固态和超级电容器的能量存储系统也是如此。然而，迄今为止，电池是部署最广泛的能量存储设备，具有可靠的可靠性和跟踪记录。与电源管理系统和算法相结合，设计人员以比以往更少的功耗做更多事情。

新电池技术，特性和尺寸与更高能量密度和小尺寸的需求保持同步。本文着眼于小型低功耗无线设计以及工程师们可以使用的低调硬币电池和支架组件。

获得最佳效果

如果您的产品是一次性或一次性医疗用途的设备，您可以在没有纽扣电池支架的情况下使用。但是，除非您愿意制造自己的机械纽扣电池组件，否则您将需要使用众多可用的外形和配置中的一种，现成的可更换和可充电类型的纽扣电池。正如所料，持有人是针对特定细胞而设计的，仅应用于这些细胞。

对于正确的应用来说，安装正确的电池和电池可能并不那么容易。它不仅仅是电压和安培/小时容量。电池具有不同的化学性质和特性，例如内部电阻，并且当以稳定的速率放电时可以做得很好，但是当对其施加浪涌要求时可能有麻烦。

与大多数可能吸收启动电流浪涌然后稳定在相对稳态电流消耗的应用不同，无线应用通常以类似突发的方式使用电源。很大程度上取决于无线调制和协议。

例如，简单的窄带FM或FSK类型的调制将使用相对稳定的功率量（图1）。一旦键入和传输，电流消耗相对稳定。 AM类型的调制也是一致的。载波开 - 载波关闭类型的系统可能会在电流上出现少许发射纹波，但适当的电容量可以帮助纠正这种情况。

图1：窄带无线链路可能在上电或键入发射器时使用小浪涌。之后，用电量相对一致。

现代无线设备分为两大类：流媒体和基于连接/交换。流连接一旦连接，就以某种预定速率连续传输数据。无线传感器，耳机和可穿戴医疗设备属于这一类。流式应用的平均电流消耗类似于窄带AM/FM/FSK类型的曲线，并且相对一致。

基于连接/交换的系统可以让无线部分在后台静静地闲置，然后以咆哮的电流唤醒。然后，不同的信令和数据传输模式可以影响未来的功率使用。例如，使用低功耗微控制器和Wi-Fi芯片组的低功耗Wi-Fi模块设计（图2）。

图2：基于Connect/Exchange的系统（如Wi-Fi）的电流消耗迫使电池系统需要在短时间内提供高电流尖峰。与稳定放电率相比，这会降低估计的电池寿命。

在静静地闲置时，平均消耗4 mA。在扫描和连接时，它可以在短时间内达到300 mA左右的峰值。即使在等待IP地址时，脉冲持续时间也会超过100 mA。您可以玩一些技巧，例如使用静态IP来减少时间和能量，但是具有内部电阻的电池系统必须能够处理这种类型的放电。此外，脉冲应用的放电曲线更像锯齿，而不是平滑曲线（图3）。

图3：电池的间歇性和脉冲式放电类似于锯齿。不同的电池化学成分决定了脉冲之间恢复时间的多少和多快。

另一种帮助解决此问题的方法是在需要时使用外部电容来提供电荷。通常，电容器具有非常低的内部电阻，因此它们可以在不会在存储单元内部升温的情况下脉冲突发，从而降低预期寿命（图4）。

图4：内部电阻较低时，如果电容器的尺寸正确，外部电容可以减少脉冲放电时电池的压力。

可供选择

锂是迄今为止能量密度最高的电池，对尺寸和重量受限的设计非常有吸引力。它们采用一次性和可充电的口味，有更大的容器，高容量形式以及纽扣电池配置，已成为一种非常受欢迎的方式。直径可以在4.8 mm到30 mm之间变化很大，高度，容量和电压都可以。

如果使用PC板作为接触点，可以获得最小的轮廓。在这种情况下，使用固定夹可以提供可靠的解决方案。非常薄型和小尺寸的设计可能能够使用MPD 0.1英寸高，414电池系列和固定夹，如MPD BK-414-TR。 4.8毫米直径的电池采用2 V和3 V可充电锂电池，容量约为1 mAh（图5）。这些可能对于大部分时间都处于睡眠状态的短距离无线传感器非常有用。

图5：极低功耗和小尺寸设计可以使用如果PC板可以是电池接触点之一，则为0.1英寸高，414型外壳和固定夹。

由于大量使用，几种电池类型具有成本效益且通常可用，例如3 V锂2032型。虽然更大的20毫米直径可能是令人生畏的，但0.17英寸以上的板高允许这种电池适合薄型设计。此外，其典型容量约为210 mA小时，使该电池可用于许多基于处理器的电子设备。 MPD为这种风格提供BK-912-TR固定夹。

TE Connectivity 120591-1是整个组件的一个示例，它将外壳底部与电池触点绝缘。板上方0.25英寸的高度高于仅限固定夹的方法，但可以更容易更换电池。

Keystone的一款裸照夹式制动器支架是1060TR，它可以降低到0.217英寸高，顶部安装也可以。 Keystone还为具有更大容量的3032型纽扣电池制造了301支架。

锂，3 V，3032电池具有令人印象深刻的500 mA小时额定值，同时仍然保持低矮的高度，在这种情况下使用Keystone支架0.235英寸。 MPD还为这些30毫米直径的高容量电池制造BH3000。

当可以容忍一点额外高度时，将电池堆叠在一个外壳中可以增加能量密度。基于固定夹的一个例子是MPD BHX2-2032-SM，它将两个CR2032型电池堆叠在一起（图6）。串联的3 V电池产生6 V电压，可直接用于5 V系统，并可消除电路板上的某些功率调节。可拆卸的顶帽使电池更换更容易，并且装配高度仅为0.295英寸。您可以在Digi-Key网站上找到适用于无线应用的电池座的MPD培训模块。

图6：在单个固定器中堆叠两个细胞可提供更高的能量密度，同时仍可轻松更换细胞。

Keystone还提供用于CR2032电池类型的1027可堆叠电池连接器。在0.352英寸高的情况下，它将保持器的高度分摊到两个电池上，从而提供更高的能量密度。

结论

虽然电池供电的设计可能具有共同的无线优势和功能，但它们的电池技术和能源需求可能会有很大差异。不同的应用可能会对环境施加严格的限制（从极端寒冷的北极到医疗设备中的高压灭菌循环的高温）。甚至无线标准也对系统电池提出不同的要求。

最终，您将优先考虑自己的需求并确定要使用的电池化学和技术。我们提供各种小型，薄型纽扣电池和电池座供您考虑。有关这些产品的更多信息，请使用提供的链接访问Digi-Key网站上的产品页面。