IoTデバイスの動作時間を左右する「出荷モード」と「ディープスリープモード」：IoT基礎解説（3/3 ページ）

本稿はIoTデバイスの電力効率を高めるパワーマネジメントのうち、消費電流がnAレベルとなる“ナノパワー”の「出荷モード」と「ディープスリープモード」の重要性について解説する。また、個別部品から成るディスクリートソリューションと機能を集積したICを用いる集積化ソリューションの比較も行う。

[Suryash Rai（アナログ・デバイセズ），MONOist]

両ソリューションの性能比較

　両ソリューションの性能比較は、固定デューティサイクルの下での動作時間で評価しました。バッテリーの動作時間は、平均負荷電流とバッテリー容量から、式（1）に基づいて計算できます。

　平均負荷電流は、式（2）から導き出されるIoTデバイスのデューティサイクルを用いて、式（3）に基づいて計算できます。なお、アクティブ電流は、ワイヤレスセンサーノード全体が動作するときの消費電流です。

　両ソリューションとも、IoTデバイスが2時間に1回ウェークアップし、特定のタスクを実行して、その後ディープスリープモードに入ると想定します。システムのアクティブ電流は5mAです。バッテリー動作時間は、動作のデューティサイクルによって変わります。図5は、デューティサイクルが0.005〜0.015％まで変化する場合について、2つのソリューションのバッテリー動作時間を示しています。

図5　ワイヤレスセンサーノードのバッテリー動作時間とデューティサイクルの関係［クリックで拡大］

仕様	ディスクリートソリューション	集積化ソリューション
コイン型電池の容量	250mAh	250mAh
シャットダウン電流	146nA	30nA
スリープ電流	170nA	10nA
IC数	3（RTC＋負荷スイッチ＋プッシュボタンコントローラー）	1（MAX16163）
水晶発振器	必要	不要
ソリューションサイズ	130mm2（標準）	50mm2（標準）
表2　両ソリューションの比較

　また表2にもある通り、集積化ソリューションの方が、シャットダウン電流やスリープ電流が小さく、バッテリー動作時間でも有利になることが分かります。0.007％のデューティサイクル動作では、バッテリー動作時間を約20％延長できています。ソリューションサイズも4割削減することが可能です。

筆者プロフィール

Suryash Rai氏は、2016年からアナログ・デバイセズでアプリケーション・エンジニアとして勤務し、保護ICポートフォリオを担当している。インド国立工科大学カルナタカ校（NITKスラスカール）で通信工学の修士号を取得。カリフォルニア州サンノゼ在住で、料理、旅行、新しい友人たちとの出会いを楽しんでいる。

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