【方案分享】使用 4 节 AA 电池实现寿命超过 5 年且配备扩展闪存的智能锁方案

方案介绍:

随着楼宇日益增多以及越来越多的住宅业主希望为其楼宇或住宅改装智能锁（或电子锁），无线电池供电型 智能锁在当今市场中越来越受欢迎。在智能锁应用中，高电流电机和无线电通常耗电较快，因此会影响电池 的寿命。更换多节电池可能十分费时且成本高昂，因此降低平均电流消耗通常是一项关键的设计注意事项。 本方案由轻负载高效直流/直流转换器、 SimpleLink™超低功耗无线 MCU 平台、集成电机驱动器 和 RGB LED 驱动器提供支持。

本方案使用具有集成低功耗蓝牙(BLE)无线电器件的CC2640R2F MCU来无线锁定和解锁门，同时还可通过监控电池电压指示寿命殆尽状态、限制流过电机的电流（有助于延长电机寿命）以及利用LED照明和图形将相关事件传达给用户。该设计通过选择电源拓扑（在本例中为高效降压转换器TPS62745）和延长低功耗蓝牙连接事件的占空比实现了极长的电池寿命。

各种智能锁系统中通常包含四个主要器件：MCU、低功耗蓝牙无线电、电机驱动器和电源管理。计算出每个器件的平均功耗后，便可以计算出电池的寿命（以毫瓦时为单位）。要计算电池寿命，需要研究两种不同的电流方案：

①　蓝牙开启并且每500ms（或者用户选择的任何其他值）发送一次连接事件

②　锁定或解锁事件向电机驱动器发送信号，指示驱动器通过直流电机提供大约1A的电流。

我们将忽略蓝牙配对的时间，因为这通常意味着有事件将要发生，并且通过电机提供的电流几乎比流入蓝牙器件的电流高两个数量级。本指南提及的事件是指锁定或解锁情形。例如，如果用户解锁门，然后再将其锁定，这被视为两个事件（一个是锁定事件，一个是解锁事件）。

本方案在选择电池时考虑了两个主要因素：容量和电池平台的普及度。AA电池的容量大于AAA电池。此外，当今市场上更多类似于智能风门的应用都选择使用AA电池。

应用范围:

• 电子智能锁 

• 门键盘和读取器 

• 楼宇自动化

• 楼宇安全系统

• HVAC 阀门和传动器控制

特色:

• 4 节 AA 串联电池具有 5 年以上的电池寿命

  • 每天 24 次上锁或解锁活动

  • BLE 无线电连接周期

• 电机驱动器具有集成型 FET 和电流感应比较器，可采用最少的分立式组件实现轻松的设计和较小的解决方案尺寸

• 基于电压的电池电量监测计，集成型直流/直流转换器

• 采用第三方 BLE iOS 和 Android 应用通过 BLE 测试

• 最多 4 秒的可配置广告间隔

系统方块图: