Speicherbausteine EEPROM nutzt Energy-Harvesting

Bei Wireless-Anwendungen ist immer HF-Energie mit im Spiel. Ein 16 KBit großes Dual-Interface-Speicher-IC für RFID und NFC nutzt diese, um sich selber zu versorgen.

Komplett durch die empfangene HF-Energie lässt sich das neue Wireless-Speicher-IC für RFID und NFC (Near Field Communication) von STMicroelectronics speisen. Damit ermöglicht der »M24LR16E-R« mit einer Speicherkapazität von 16 KBit (EEPROM) einen Betrieb ganz ohne Batterie. Die Dual-Interface-Speicher des Unternehmens besitzen neben einer stromsparenden I2C-Schnittstelle auch ein kontaktloses, mit 13,56 MHz arbeitendes HF-Interface gemäß ISO 15693. Dieses kann die von RFID-Lese/Schreibgeräten ausgestrahlten Funkwellen empfangen und die darin enthaltene Energie in eine elektrische Spannung zur Versorgung elektronischer Bauelemente verwandeln.

Die Energy-Harvesting-Fähigkeit des EEPROMs kann ganz neue Arten miniaturisierter Elektronik möglich machen. So konnte ST demonstrieren, wie der für Energy-Harvesting geeignete drahtlose Speicher Anzeige-LEDs oder das batterielose »STM8L«-basierte »Discovery Kit« mit Strom versorgte. Zu den weiteren potenziellen Anwendungen gehören E-Paper-Produkte wie elektronische Regaletiketten, Automatisierungs-, Sensor- und Überwachungssysteme in der Industrie sowie Personal-Healthcare-Produkte.

Bei den Dual-Interface-Speichern von ST handelt es sich um EEPROMs, die einen nichtflüchtigen Speicher zum Ablegen von Systemparametern, von Daten aus externen Quellen oder von Programmcode zur Verfügung stellen. Der Baustein kann auf die gleiche Weise wie ein herkömmliches serielles EEPROM mit dem Hostsystem kommunizieren. Darüber hinaus jedoch lässt es mithilfe eines RFID-Lesegeräts oder eines Mobiltelefons direkte Lese- und Schreibzugriffe zu.

Voraussetzung für den drahtlosen Betrieb ist eine Antenne, die einfach auf die Leiterplatte geätzt werden kann. Bestandteil des eingebauten Datenschutz-Mechanismus’ ist ein 32-Bit-Passwort, das die gespeicherten Daten vor versehentlichem Überschreiben ebenso schützt wie vor unbefugten Zugriffen oder Manipulationsversuchen.

In das M24LR16E-R sind auch Power-Management-Schaltungen integriert, um die »geerntete« Energie über einen besonderen Ausgangs-Pin anderen Bauelementen auf der Leiterplatte verfügbar zu machen. Da die nominelle Ausgangsspannung zwischen 1,7 V und 2,3 V liegt, kann der Speicher viele Arten von Halbleiterchips, darunter auch Low-Voltage-CMOS-ICs, mit Strom versorgen. Wie viel elektrische Energie zum Speisen externer Bauelemente verfügbar ist, hängt von einer ganzen Reihe Faktoren ab - beispielsweise von der HF-Leistung des Lesegeräts, der Distanz zwischen dem Lesegerät und der an den Speicher angeschlossenen Antenne sowie vom Größenverhältnis der Antennen von Lesegerät und Speicher.

Eine hinreichende Stärke des Funksignals vorausgesetzt, kann ein RFID-Gerät mehrerer Systeme versorgen, die sich innerhalb seiner Reichweite befinden. Der Energy-Harvesting-Modus des EEPROMs lässt sich ein- und ausschalten, und der maximale Ausgangsstrom lässt sich mithilfe eines internen Registers auf Werte zwischen 300 µA und 6 mA programmieren. Das M24LR16E-R wird bereits in Serie produziert und ist in den oberflächenmontierbaren Gehäusebauformen SO8, TSSOP8 und MLP8 erhältlich.

Die Preise betragen 0,60 US-Dollar im SO8- und TSSOP8-Gehäuse und 0,66 US-Dollar im MLP8-Gehäuse (jeweils ab 1000 Stück). Das Evaluation Board »ROBOT-M24LR16E-A«, das die Energy-Harvesting-Fähigkeiten des Chips demonstriert, ist verfügbar.