Türchen 10 – nPM2100 Power Management IC
nPM2100
Power-Management-IC mit extrem effizientem Boost-Regler für Primärzellen-Batterien
The nPM2100 ist ein dedizierter Power-Management-IC (PMIC) von Nordic Semiconductor, entwickelt für Produkte, die mit Primärbatterien (nicht wiederaufladbar) betrieben werden. Der Fokus liegt dabei auf extrem niedrigem Stromverbrauch und langer Batterielebensdauer. Er ist optimiert für eine hocheffiziente Spannungsregelung bei stromsparenden MCUs und SoCs wie Nordics nRF52-, nRF53- und nRF54-Serien, kann jedoch auch mit Nicht-Nordic-Hosts eingesetzt werden.
Kernfunktionen des nPM2100
- Ultra-effizienter Boost-Regler mit bis zu 150 mA, Ausgangsspannung 1,8–3,3 V bei Eingangsspannung 0,7–3,4 V. Unterstützt automatischen Durchschaltbetrieb („pass through“), wenn die Batteriespannung die Ausgangsspannung übersteigt – für höhere Effizienz bei höheren Eingangsspannungen.
- LDO-/Lastschalter-Schiene, gespeist vom Boost-Ausgang, mit 0,8–3,0 V bis zu 50 mA für eine zusätzliche geregelte Versorgung.
Batterieunterstützung: Der nPM2100 unterstützt Batteriespannungen bis 3,4 V und kann mit Energiequellen wie einer oder zwei AA-/AAA-Zellen in Serie, einer einzelnen 3 V LiMnO₂-Zelle (z. B. CR2032) sowie weiteren Primärchemien innerhalb des Eingangsbereichs betrieben werden. Er startet bereits ab ca. 0,8 V und arbeitet bis hinunter zu 0,7 V, wodurch die Batteriekapazität besonders tief ausgenutzt werden kann.
Ultra-Niedrigstrom-Modi zur Lebensdauerverlängerung
- Ship Mode mit nur 35 nA Ruhestrom, ermöglicht den Versand von Produkten mit eingelegten Batterien ohne nennenswerte Entladung; Aufwecken kann auf verschiedene Arten erfolgen, z. B. durch ein „Break-to-Wake“-Ereignis, wenn eine elektrische Verbindung getrennt wird.
- Hibernate Mode mit Aufweck-Timer und typischem Stromverbrauch von ca. 175 nA, ideal für Designs, die die meiste Zeit im Tiefschlaf verbringen. Dies kann die Lebensdauer solcher Produkte um bis zu das Dreifache verlängern im Vergleich dazu, wenn das MCU im eigenen Tiefschlaf verbleibt
Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal: Der nPM2100 bietet Fuel Gauging für Primärzellen. Er misst Temperatur und Batteriespannung und liefert – kombiniert mit einem Fuel-Gauge-Algorithmus, der auf dem Host über das nRF Connect SDK läuft – deutlich genauere Ladezustandsschätzungen als einfache spannungsbasierte Methoden. Dadurch werden vorzeitige Batterieaustausche und unerwartete Abschaltungen vermieden, da die tatsächliche Zellkapazität besser genutzt wird.
Der nPM2100 PMIC umfasst systemorientierte Funktionen wie
- Zwei GPIO-Pins, die zeitkritische Funktionen (z. B. Stromschienen) steuern können, ohne serielle Transaktionen zu benötigen.
- Systemüberwachungsfunktionen wie Watchdog-Timer, Boot-Monitor, Power-Good-Signalisierung sowie eine multifunktionale Ein-Tasten-Schnittstelle für Ein/Aus, Hard-Reset und Ship-Mode-Steuerung, die alle über eine I²C-kompatible Zwei-Draht-Schnittstelle (TWI) zugänglich sind.
Der nPM2100 ist in sehr kompakten Gehäusen erhältlich – einem 1,9 × 1,9 mm WLCSP und einem 4 × 4 mm QFN16 – und benötigt nur eine kleine Induktivität und wenige Kondensatoren, wodurch PCB-Lösungen ab etwa 4 × 4 mm möglich sind.
Typische Anwendungen umfassen Computer-Peripheriegeräte und HID-Geräte, Fernbedienungen, Smart-Home-Sensoren, Bluetooth-LE-Asset-Tracker, Fitnesszubehör sowie persönliche medizinische Geräte, bei denen eine lange Lebensdauer mit Primärzellen und präzises Fuel-Gauging entscheidend sind.
Wichtige Merkmale
- Extrem effizienter Boost-Regler mit einer Ausgangsleistung von bis zu 150 mA
- 50 mA LDO/Lastschalter, gespeist durch den Boost-Regler
- 35 nA Ship Mode mit mehreren Aufweckoptionen
- 175 nA Hibernate-Modus mit Aufweck-Timer
- Fuel-Gauge für Primärzellen-Batterien
Getting started
NPM2100-CAAA-R
1.9 x 1.9 mm
WLCSP
NPM2100-QEAA-R
4 x 4 mm
QFN16
nPM2100
Evaluation Kit
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nRF54L15-DK
Das nRF54L15 DK (Entwicklungskit) verfügt über den drahtlosen SoC (System-on-Chip) nRF54L15 und kann die drahtlosen SoCs nRF54L10 und nRF54L05 emulieren. Das kostengünstige DK stellt Entwicklern alle Funktionen auf einer einzigen Platine zur Verfügung.
nRF54LM20-DK
Das nRF54LM20-DK ist ein Entwicklungskit für den drahtlosen SoC nRF54LM20A, der Bluetooth LE, Matter, Aliro, Thread, Zigbee und proprietäre 2,4-GHz-Protokolle (bis zu 4 Mbit/s) unterstützt.
nPM1304-EK
Das nPM1304-Evaluierungskit für den nPM1304, einen hochentwickelten Power Management IC (PMIC) mit Batterieladefunktion und einzigartigen Systemverwaltungsfunktionen wie präziser Ladezustandsanzeige, Watchdog- und Boot-Timer, Ship- und Hibernate-Modus und vielem mehr.
nPM1300-EK
Das nPM1300 Evaluation Kit (EK) ist eine Hardwareplattform zur Bewertung und Konfiguration des nPM1300 Power Management IC (PMIC) durch codefreie Integration mit der nPM PowerUP Desktop-Anwendung.
nPM2100-EK
Das nPM2100 Evaluation Kit (EK) ist eine Hardwareplattform zur Bewertung und Konfiguration des nPM2100 Power Management IC (PMIC), der für nicht wiederaufladbare Batterien entwickelt wurde und eine nahtlose, codefreie Konfiguration über die nPM PowerUP Desktop-App ermöglicht.
Power Profiler Kit 2
Das Power Profiler Kit II (PPK2) ist ein eigenständiges Gerät, das Ströme von unter einem Mikroampere bis zu 1 Ampere auf allen Nordic DKs sowie auf externer Hardware messen und optional liefern kann.
nRF7002-DK
Das nRF7002 DK ist das Entwicklungskit für die Wi-Fi 6-Begleit-ICs nRF7002 und nRF7001. Es enthält alles, was Sie benötigen, um mit der Entwicklung auf einem einzigen Board zu beginnen. Das DK verfügt über einen Multiprotokoll-System-on-Chip (SoC) nRF5340 als Host-Prozessor für den nRF7002.
nRF9151-DK
Das nRF9151 DK ist ein kostengünstiges, vorzertifiziertes Einplatinen-Entwicklungskit zur Evaluierung und Entwicklung des nRF9151 System-in-Package (SiP) für LTE-M, NB-IoT, GNSS und DECT NR+. Es verfügt über eine dedizierte LTE-M-, NB-IoT- und DECT NR+-Antenne, die eine Vielzahl von Frequenzbändern für den weltweiten Einsatz unterstützt.
Thingy:91 X
Das Nordic Thingy:91 X ist eine batteriebetriebene Prototyping-Plattform für zelluläres IoT auf Basis des nRF9151 System-in-Package (SiP), das LTE-M, NB-IoT, GNSS und NR+ unterstützt und für den weltweiten Einsatz zertifiziert ist. Es ist die ideale Plattform für die schnelle Entwicklung eines Prototyps für jedes zelluläre IoT-Konzept und eignet sich besonders für Anwendungen zur Bestandsverfolgung. Nordic Thingy:91 X ermöglicht die Standortverfolgung über Mobilfunk (MCELL und SCELL), WLAN oder GNSS in Kombination mit den nRF Cloud Location Services.
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