利用电源管理 IC 和电机驱动改进可视门铃

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简介

物联网 (IoT) 描述了设备、系统通过互联网（或者通信网络）相互连接并交换数据的场景。物联网应用则彻底改变了人们与周围世界交互的方式，尤其是与家庭设备交互的方式。可视门铃就是其中一个例子；它能为用户提供具备实时视频和音频的门铃设备，让家居安全，用户更安心。

然而，可视门铃等物联网设备也面临一些可能影响可靠性和性能的问题。本文将讨论其中的一些挑战，并阐明电源管理 IC(PMIC)MP5413和 H 桥电机驱动器 MP6515是如何改进这些应用的。

可视门铃面临的挑战

可视门铃是现代智能家居的一部分（见图 1）。可视门铃设备始终连接互联网和电源，能够在检测到人员走动或门铃响起时向房主发送更新或警报。可视门铃还可以与智能手机配对，方便用户在任何地方访问和记录摄像头提供的内容，无论是在餐厅吃饭，还是在家或度假。

图1: 可视门铃

物联网中的可视门铃必须尺寸足够小，才能适应不同的家庭/门廊配置，它还需要足够的功率来记录和传输视频。如无固定电源可用，可视门铃还需要电池供电；高电力需求可能快速耗尽电量，如果不及时充电或更换电池，门铃将无法继续工作。此外，更换电池也会产生不必要的电子垃圾，而且可能花费高昂。

除了电源管理方面的问题之外，摄像头可能还需要根据房主的需求旋转、绕轴转和移动。移动式摄像头可以让房主观察的区域比固定摄像头更大，能够更深入地观察庭院或门廊的其他区域。

PMIC 如何改进可视门铃

智能门铃必须能够平衡其持续连接能力和节能需求。如果门铃没有配备恰当的 PMIC，就可能需要频繁的充电，这会带来安全漏洞或在房主等待来客时存在安全风险。

对于物联网可视门铃解决方案而言，理想的 PMIC 应以尽可能低的功耗确保门铃的功能完整性。其设备应小巧、可靠，并且具备可配置性以满足不同的系统规格。

MP5413是一款超低功耗的PMIC。它集成了4个高效率降压 DC/DC 变换器、两个低压差 (LDO) 稳压器和两个可控 GPO 端口。

该器件提供可配置的开/关时序来控制器件何时打开和关闭，以实现最灵活的上电时序。MP5413 的开/关状态可以微调，这使整个系统能够更好地调节功耗并延长电池寿命。它还具有睡眠模式控制功能，可在不需要器件主动工作时保存电量，延长电池寿命。

MP5413 的高度集成最大程度减少了外部元件数量，在连续导通模式 (CCM) 下的 1.5MHz 默认开关频率(f_SW)还减少了所需电感和电容数量。

为了防止损坏系统，MP5413 还具有强大的保护功能，包括避免过热的过温关断保护、防止大电流损坏器件和系统的过流保护 (OCP) ，以及确保 MP5413 只在输入电压足够时才工作的欠压锁定（UVLO）保护。MP5413 采用 WLCSP-38 (2.7mmx3.1mm) 封装。

图2: MP5413典型应用电路

电机驱动如何改进可视门铃

用于物联网可视门铃的电机驱动器应能够在保证运动范围的同时确保精准的视频采集。驱动器应在空闲时智能降低功耗，并能够快速唤醒以避免错过捕捉关键场景。

电机驱动器应当可以针对特定动作进行编程，例如当捕捉到行走的人时被激活（并保持激活）。如果不能支持此项功能，则认为工作不可靠并存在潜在的安全问题（例如，无法采集快递窃贼视频）。

MP6515 是一款高性能 H-桥电机驱动器，专用于驱动有刷直流电机。该器件通过简单的逻辑接口（PHASE、ENBL、BRAKE 和 BMODE）来控制制动输入和模式、电机方向和启用功能等。

与 MP5413 类似，MP6515 也提供强大的保护功能，例如 OCP、UVLO 和过温关断保护。此外，该器件具备的消隐时间可确保器件不会因启动期间的潜在电流尖峰而意外关闭，从而保障设备的连续运行。

由于电机驱动器会增加应用的功耗需求，因此降低功耗也非常重要。MP6515 提供了一个 nSLEEP 引脚，可使器件进入睡眠状态以进一步降低功耗并延长电池寿命。在睡眠模式下，其内部电路（例如栅极驱动器电荷泵、H 桥输出）被关闭，所有输入都将被忽略。设备从睡眠模式唤醒仅需1ms，这使门铃设备可以瞬间获取电机驱动能力。

MP6515 提供精确的电机控制功能以实现摄像头的高精度，其逐周期电流调节能力还可降低运行期间的功耗。该器件采用 QFN-16 (3mmx4mm) 封装或散热增强型 TSSOP-EP (5mmx6.4mm) 封装。其典型应用电路如图3所示。

图3: MP6515典型应用电路

结语

可视门铃可以利用物联网的力量，让房主无论身在何处都能够了解并接收家门口发生的各种事件警报。这些设备可以提供清晰的图像，提高最终用户的便利性和安全感。然而，可视门铃会消耗大量功率，这让PMIC（例如MP5413）成为这些应用的主要关注点之一。除此之外，许多可视门铃具备的高分辨率和快速激活功能还需要能够快速唤醒的电机驱动器（例如 MP6515）。

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