Toshiba lanza un SoC Bluetooth® de bajo consumo con un consumo de corriente de recepción de 3,2 mA y corriente de transmisión de 3,5 mA

Toshiba (TOKIO:6502) desarrolló un sistema en un chip (System-on-Chip, SoC) Bluetooth^® de bajo consumo ¹ compatible con la versión 4.2 que reduce la corriente a un 50 % de los productos actuales² para dispositivos IoT impulsados por una batería de litio del tamaño de una moneda. A través de la adopción de una configuración arquitectónica y un diseño de circuitos analógicos adecuados para un funcionamiento de bajo consumo, se logra el consumo de corriente de 3,2 mA para la recepción (RX) y de 3,5 mA para la transmisión (TX)³, lo cual incrementa notablemente la vida útil de la batería. El SoC también integra redes compatibles con RF (radiofrecuencia)⁴, lo cual reduce la cantidad de componentes externos y contribuye a la disminución del tamaño de los dispositivos IoT. Esta tecnología se presentará en la Conferencia de Circuitos de Estado Solido IEEE Asiática (A-SSCC) de 2016 el 8 de noviembre en Toyama, Japón.

Los rápidos y recientes avances en IoT tuvieron como resultado dispositivos IoT portátiles de funciones múltiples como relojes y bandas inteligentes, que recolectan y administran una amplia variedad de información de sensores. El Bluetooth^® de bajo consumo, desarrollado específicamente para comunicaciones inalámbricas de baja potencia, se utiliza en muchos dispositivos IoT para disminuir el peso y extender la vida útil de la batería. En líneas generales, esta es una compensación entre el consumo de corriente y el desempeño del radio —sensibilidad del receptor y energía de transmisión— y el Bluetooth^® de bajo consumo convencional no puede satisfacer ambos requisitos a la vez. Para poder usar varios tipos de baterías utilizables en dispositivos IoT portátiles, un SoC Bluetooth^® de bajo consumo con un consumo de corriente en el rango de 3 mA a 4 mA es un requisito importante. Aunque resulta efectivo incluir componentes externos en un SoC Bluetooth^® de bajo consumo para disminuir el tamaño del dispositivo Bluetooth^® de bajo consumo, la degradación de la sensibilidad del receptor y la energía de transmisión de un SoC Bluetooth^® de bajo consumo con redes compatibles de RF integrada sigue siendo un problema debido a la pérdida por incompatibilidad.

Toshiba introdujo tres técnicas para reducir el consumo de energía del SoC Bluetooth^® de bajo consumo: (1) una configuración de la arquitectura del receptor adecuada para el bajo consumo de corriente; (2) un sistema de administración de energía altamente eficiente; y (3) un diseño de RF de bajo consumo de corriente.

• (1) La arquitectura del receptor introduce un sintetizador local que utiliza una frecuencia que equivale a la mitad de la de un receptor convencional, por lo cual se reduce el consumo de corriente en el oscilador local. Aunque la arquitectura tiende a ser vulnerable a las señales de interferencia debido a la compleja configuración de frecuencias, se logra una alta tolerancia a la interferencia mediante la adopción de una planificación de frecuencias que puede evitar el pliegue de las señales celulares.
• (2) Para mejorar la pérdida de potencia en los reguladores (LDO: Low Drop Out o caída baja)⁵, las LDO se eliminan del SoC. Debido a que la degradación del rendimiento por el ruido de conmutación de un convertidor DC-DC es una preocupación, se utiliza un bucle con bloqueo de fase⁶ para arreglar la frecuencia de conmutación del convertidor DC-DC y prevenir la interferencia con la banda utilizada por el Bluetooth^® de bajo consumo.
• (3) En el diseño de RF de bajo consumo de corriente, para que la TX y la RX puedan compartir un oscilador controlado de tensión única (VCO), el rango de ajuste de frecuencias del VCO debe tener una amplitud significativa, lo cual incrementa el consumo de corriente. Mediante la división del VCO para la TX y la RX para restringir el rango de ajuste de frecuencias requerido para cada VCO se logra un bajo consumo de corriente. Además, se introduce una técnica de amplificación de conmutación en el amplificador de potencia para reducir el consumo de corriente.

Mediante la adopción de estas técnicas de bajo consumo de corriente, el SoC Bluetooth^® de bajo consumo de Toshiba reduce el consumo de corriente operativa a 3,2 mA para RX y 3,5 mA para TX a la vez que mejora el rendimiento del radio, ya que la sensibilidad de RX es de -93 dBm y la potencia de salida es de 0 dBm. Más aún, a través de la integración de todas las redes compatibles de RF en el SoC, el cual se fabrica con el proceso CMOS de 65 nm, el recuento de componentes externos se puede reducir a siete de los 19 requeridos por el producto actual de Toshiba.

Toshiba adoptará esta nueva tecnología de consumo de corriente en productos Bluetooth^® de bajo consumo. La producción en masa está programada para comenzar en diciembre de este año ⁷.

[1]: La marca denominativa y los logotipos de Bluetooth^® son marcas registradas comerciales propiedad de Bluetooth SIG.

[2]: En comparación con el “TC35667FTG” de Toshiba.

[3]: El consumo de corriente más bajo del mundo el 11 de julio de 2016, según una encuesta de Toshiba.

[4]: Frecuencia utilizada en la comunicación inalámbrica.

[5]: Un regulador que puede operarse incluso con una sola pequeña diferencia en tensión entre la entrada y la salida.

[6]: Circuitos electrónicos para sincronizar la fase y la frecuencia de la señal de entrada y salida a través del control de la retroalimentación.

[7]: Las muestras de ingeniería han estado disponibles desde octubre de 2016.

Acerca de Toshiba Corporation
Toshiba Corporation, una empresa de la lista Fortune Global 500, canaliza las capacidades de clase mundial en productos y sistemas eléctricos y electrónicos avanzados de tres áreas principales de negocios: Energía que sostiene la vida cotidiana, que es más limpia y más segura; Infraestructura que sostiene la calidad de vida y Almacenamiento que sostiene a la sociedad de información avanzada. Siguiendo los principios del Compromiso básico de Toshiba Group, “Comprometidos con la gente, comprometidos con el futuro” (Committed to People, Committed to the Future), Toshiba promueve operaciones internacionales y contribuye a la existencia de un mundo en el que las generaciones futuras vivan mejor.
Fundada en Tokio en 1875, Toshiba, actualmente, se encuentra en el centro de una red global de más de 550 compañías consolidadas que emplean a más de 188 000 personas a nivel mundial, con ventas anuales que superan los 5600 billones de JPY (50 000 millones de USD). (Al 31 de marzo de 2016).
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