Energy Harvesting integriert Singlechip-NFC-Controller kombiniert Sensorik und Energiespeicherung

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Infineon hat einen NFC-Controller mit Energy-Harvesting-Funktion als Single-Chip-Lösung vorgestellt, der auf den Einsatz in batterielosen Kleingeräten für IoT-Anwendungen abzielt. Der NFC-Tag-Side-Controller basiert auf einem stromsparenden ARM Cortex-M0 Mikrocontroller und integriert mehrere Schlüsselkomponenten.

Die Archilles-Ferse vieler IoT-Endgeräte ist die Stromzufuhr: Ohne Batterie geht meist nichts. Zumindest für das Entwickeln von Schaltungen, die mit minimaler Energiezufuhr und somit ohne Batterie auskommen sollen, hat Infineon Technologies einen NFC-basierten Sensor-Controller mit Energiegewinnungsfunktion vorgestellt. Der NGC1081 erweitert das Portfolio des Unternehmens an NFC-Tag-Side-Controllern.

Der neue IC ist eine Single-Chip-Lösung. Er lässt sich beispielsweise per Mobiltelefone mit Strom versorgen und steuern. Mögliche Anwendungen reichen von medizinischen Pflastern und Einweg-Point-of-Case-Testern bis hin zu Datenloggern, intelligenten Thermostaten und Sensor-Inlays.

Controller arbeitet bei Bedarf auch mit Batterien

Der Tag-Side-Controller unterstützt eine duale Stromversorgung. So kann er in einem passiven Modus batterielos auf der Grundlage von Energy Harvesting, sprich: das Nutzen von Energiequellen in der Umgebung, oder in einem batteriebetriebenen Modus als eigenständiger Sensorknoten über eine externe 3 bis 3,3-V-Stromversorgung betrieben werden.

Im passiven Modus kann das gesamte Messsystem, einschließlich des ICs und der angeschlossenen Sensoren, über Energy Harvesting aus dem NFC-Feld eines Mobiltelefons Strom ziehen. Zusammen mit der galvanisch getrennten Sensorschnittstelle eröffnet dies viele Möglichkeiten für innovative Sensoranwendungen, die keine Batterien und nur minimale Wartung benötigen. Dies ist besonders nützlich für Anwendungen, bei denen die Stromversorgung galvanisch getrennt werden muss, um die Sicherheitsanforderungen zu erfüllen – was zum Beispiel in der Medizintechnik häufig der Fall ist.

NFC-Frontend und Motortreiber integriert

Der NFC-Tag-Side-Controller basiert auf einem stromsparenden ARM Cortex-M0 Mikrocontroller und integriert mehrere Schlüsselkomponenten. Dazu gehören ein dem ISO14443-Typ-A-Standard entsprechendes NFC-Frontend und ein Motorsteuerungs-Aktuatortreiber, der eine H-Brückenschaltung mit einer Stromtreiberfähigkeit von bis zu 250 mA verwendet.

Der NGC1081 verfügt außerdem über eine Abtasteinheit, die auf einem 12-Bit-SAR-ADC mit vier analogen Eingängen und einem 10-Bit-DAC mit einem analogen Ausgang basiert. Die Abtasteinheit umfasst auch einen I2V-Wandler und einen integrierten Temperatursensor, der eine Genauigkeit von ±0,3 °C im Temperaturbereich von 0 °C bis 45 °C und ±0,4 °C im Bereich von -20 °C bis 0 °C und 45 °C bis 85 °C erreicht.

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Einsatzmöglichkeiten in Cloud-basierten Geschäftsmodellen

Die hochintegrierte Single-Chip-Lösung ermöglicht es laut Infineon, intelligente Sensorgeräte mit verkleinertem Produktdesign und geringeren Materialkosten als bislang möglich zu implementieren. Außerdem erlaube die spezifische IC-Architektur und die durchdachte Hardware-/Software-Partitionierung Anwendern das Entwickeln flexibler Software-definierter Funktionen.

Infineon sieht aufgrund der nahtlosen Konnektivität zu Mobiltelefonen auch Einsatzmöglichkeiten in Cloud-basierten Geschäftsmodellen. Dies werde durch ein schlankes und skalierbares Mailbox-Konzept unterstützt, das eine robuste Zugriffsverwaltung zur Gewährleistung der Datenintegrität und -sicherheit bietet. Anwendungsspezifische Befehle und Nachrichten über eine offene Protokollschnittstelle können die Protokollschicht erweitern. Der neue NFC-Tag-Side-Controller NGC1081 für Smart-Sensing-Anwendungen ist in einem VQFN-32-Gehäuse erhältlich. (me)

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