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2025年2月10日 - 低消費電力ワイヤレス・コネクティビティ・ソリューションの世界的リーダーであるノルディック・セミコンダクターは本日、同社のnPMパワー・マネージメント集積回路（PMIC）ファミリに新メンバーが加わったことを発表した。nPM2100 PMICは、超高効率昇圧レギュレータとさまざまな省エネ機能でエネルギー・リソースを管理することにより、使い捨て一次（非充電式）バッテリ・アプリケーションの各バッテリの動作時間を延長する。 nPM2100のアプリケーション例としては、ワイヤレスマウスやキーボード、消費者資産追跡、リモートコントロール、外出先での医療機器などが挙げられます。

CORDISによると、世界全体で毎年280億個の一次電池が廃棄されており[1]、一次電池の製造にかかるエネルギーは電池の保存にかかるエネルギーの平均50倍で、一次電池は極めて非効率なエネルギー源となっています[2]。 nPM2100の昇圧レギュレータと、一次電池の電力測定を含む独自の省電力機能は、電力管理の非効率性に対処すると同時に、電池が廃棄される前に電池の蓄積エネルギーがすべて使用されるようにします。

ノルディックセミコンダクターの戦略・製品管理担当エグゼクティブ・バイスプレジデントであるKjetil Holstad氏は、次のように述べています。「ノルディックのPMIC製品は、お客様に最も低消費電力のIoTソリューションを提供するという当社の継続的な取り組みにおいて、重要な役割を果たしています。 当社は、充電式でない製品に独自の省電力機能を提供する初の一次電池PMICでPMIC製品ラインを拡大できることをうれしく思います。 この製品は、当社のエンジニアリング・チームの卓越した技術力を証明するものです。」

ノルディックセミコンダクターのPMIC製品担当ディレクターであるGeir Kjosavik氏は、「すべてのIoT製品が充電池やエネルギーハーベスティングで動作するわけではありません。 つまり、一次電池はすぐにはどこにも行かないということです。 しかし、nPM2100を使用することで、設計者はこれらの一次電池に蓄積されたエネルギーをより多く利用できるようになり、製品寿命を延ばしたり、同じ電池寿命でもより小型の電池を使用できるようになります。

SoCとMCUの電源管理

nPM2100は、ノルディックの先進的なワイヤレス・マルチプロトコル製品のnRF52、nRF53、nRF54シリーズなどの低消費電力システム・オン・チップ（SoC）またはマイクロコントローラ（MCU）の電源を管理します。nPM2100 PMICは、最大効率と小型化のために最適化されており、I2C互換のTWI（Two-Wire Interface）を介して設定できます。 このインターフェースにより、トランスポート・モードや正確なバッテリー・レベル測定など、さまざまな高度機能を簡単に設定できます。nPM2100はまた、シリアル通信の代替として、制御ラインをタイム・クリティカルな制御機能に向けるために使用できる2つのGPIOを備えています。

nPM2100は、主に一次電池アプリケーションを対象としています。 サポートされるバッテリーには、1個または2個のAA/AAA/LRxxバッテリー（直列）、または1個の3 Vマンガン・リチウム・バッテリーがあります。 さらに、1個または2個の酸化銀電池および空気亜鉛ボタン電池がサポートされており、nPM2100の入力電圧範囲内で動作するその他の一次電池もサポートされています。

nPM2100は、0.7～3.4 Vの入力範囲で動作する1.8～3.3 Vの出力範囲の昇圧レギュレータを備えています。 レギュレータは最大150 mAの電流を供給できます。 静止電流（IQ）は150 nAで、電力変換効率は50 mAで最大95%、10 µAで90.5%であり、市販されている最新の昇圧レギュレータの中でも最高クラスの効率です。

低電流トランスポート・モードと休止モード

nPM2100 PMICには低電流トランスポート・モードがあり、バッテリーを挿入したまま製品を輸送することができます。 このトランスポート・モードは、35nAのスリープ電流と、特許出願中のウェイク・オン・ブレイク機能を含むさまざまなウェイクアップ・オプションをサポートしています。 この機能により、電気的接続が切断された場合、プッシュボタンのない製品がトランスポート・モードからウェイクアップすることができる。

PMICはまた、超低消費電力のウェイクアップ・タイマーを搭載しており、トランスポート・モードと同時に動作させることで、時間差ウェイクアップが可能です。 このタイマーは、SoCやMCUのパワーダウン機能よりも深いハイバネーション設定に使用できます。 nPM2100のハイバネーション・モードでの総消費電流は200nA未満です。 このような低消費電流により、センサー・ネットワークのセンサーなど、散発的な低電力Bluetoothブロードキャストを使用するアプリケーションでは、バッテリ寿命を最大3倍に延ばすことができます。

Nordicの最低消費電力ワイヤレスSoC（nRF54L15）の場合、Bluetoothブロードキャストを行うために定期的にウェイクアップする最低消費電力のタイムド・スタンバイ・モードを使用するSoCと比較して、nPM2100のスリープ・モードで期待されるバッテリー寿命の向上は以下のとおりです：

ウェイクアップ間隔2.5分：バッテリー寿命が25%延長

ウェイクアップ間隔4分：バッテリー寿命が50%延長

ウェイクアップ間隔9分：バッテリー寿命が2倍

ウェイクアップ間隔60分：バッテリー寿命が3倍

正確なアルゴリズムベースの電力測定

nPM2100は、一次電池用PMICではあまり見られない、正確なアルゴリズムベースの電力測定をサポートしています。 バッテリ電圧の測定や、放電曲線に由来するルックアップテーブルを使用して残電力を推定するなど、一般的な残電力推定方法は不正確であり、エンドユーザーがバッテリを消耗する前に交換したり、誤ってバッテリを消耗させてしまったりすることがよくあります。 対照的に、nPM2100は、ホスト・マイクロプロセッサ上で動作する電圧および温度ベースの電力計をサポートしており、より正確なバッテリ電力測定が可能で、バッテリにすべての電力が残っているという安心感をユーザーに与えます。 ソフトウェアベースの電力計は、バッテリーへの追加負担を最小限に抑えます。 

超小型パッケージと使いやすさ

nPM2100は、コンパクトな1.9 x 1.9 mm WLCSPおよび汎用の4 x 4 mm QFNパッケージでサンプル出荷が可能です。nPM2100は、2025年前半に本格的な量産を開始する予定です。