盤點(diǎn)那些小尺寸、低功耗可穿戴設(shè)備PMIC

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李誠）近年來5G、IoT、AI等底層技術(shù)飛速發(fā)展，徹底激活了整個(gè)消費(fèi)電子市場，可穿戴設(shè)備市場發(fā)展勢頭強(qiáng)勁。據(jù)IDC數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，2021年第二季度全球可穿戴設(shè)備出貨量達(dá)到1.142億件，同比增長32.3%。

目前市場上的可穿戴設(shè)備主要是以智能手表、智能手環(huán)、真無線耳機(jī)、智能眼鏡等為主，他們的共同特點(diǎn)就是體積偏小型化、系統(tǒng)高度復(fù)雜，池容量大的小無法保證、功耗要求提高。根據(jù)設(shè)備體積的大小，電池容量一般在幾十毫安到幾百毫安不等。因此，對可穿戴設(shè)備電源管理芯片的轉(zhuǎn)換效率要求不斷提高，以滿足更低功耗的長時(shí)間續(xù)航。

可穿戴設(shè)備的電源管理芯片設(shè)計(jì)關(guān)鍵

多功能化，現(xiàn)在很多設(shè)備都是朝著智能化發(fā)展，新功能不斷的加入，系統(tǒng)能耗提高，現(xiàn)電源管理芯片的需求已不僅僅局限于電流、電壓、溫度監(jiān)測這些功能，對電源的診斷、可控的電流、電壓輸出，這些新功能的加入才能滿足于更智能化可穿戴設(shè)備。

小型化，由于可穿戴設(shè)備體積通常較小，為了滿足長時(shí)間續(xù)航要求，電池已經(jīng)盡可能的往最大化設(shè)計(jì)，扣除電池空間后，設(shè)備內(nèi)部空間狹小，因此電源管理芯片在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少外圍電路元器件數(shù)量，封裝往小型化設(shè)計(jì)，縮小空間占空比。

低功耗、高轉(zhuǎn)換效率，電子設(shè)備功能增加的同時(shí)，能耗也隨之增加，加之電池容量小續(xù)航時(shí)間短的問題，只有提高轉(zhuǎn)換效率和降低功耗，問題才能得以緩解。

總的來說，為了使可穿戴設(shè)備能夠長時(shí)間運(yùn)行，在電源管理芯片方面，應(yīng)設(shè)計(jì)高效的電源管理和小巧的體積， 降低功率能耗，減小空間占比，以滿足主流市場的需求。

ADI微小尺寸可穿戴PMIC

ADI全球第二大模擬芯片供應(yīng)商，僅次于TI，在電池管理芯片領(lǐng)域不斷創(chuàng)新。電源管理芯片是電子設(shè)備的核心，直接影響著整個(gè)供電系統(tǒng)和產(chǎn)品性能。近日，ADI推出了新款用于可穿戴設(shè)備的電源管理芯片MAX77659。

（MAX77659 電路拓?fù)?圖源：美信官網(wǎng)）

MAX77659是一款高度集成的單電感多輸出（SIMO）電源管理芯片，具有高效和低功耗的特點(diǎn)，還可在充電方案中應(yīng)用，與傳統(tǒng)充電速率相比提高近4倍的充電速度。這款芯片內(nèi)置了一個(gè)雙輸入的SIMO升降壓控制器，提供了一個(gè)充電通道和三個(gè)可獨(dú)立編程的通道，其中這幾個(gè)通道共用一個(gè)電感，減小芯片整體體積。

100mA的LDO可對紋波進(jìn)行調(diào)制，同時(shí)LDO也可以充當(dāng)負(fù)載開關(guān)使用，以便在閑置狀態(tài)時(shí)于外部模塊斷開連接降低功耗。該芯片還集成了兩個(gè)支持輸入、輸出的GPIO口和一個(gè)模擬多路復(fù)用器，可將多個(gè)內(nèi)部電壓、電流信號(hào)向外部傳輸，方便外部數(shù)模轉(zhuǎn)化器對電流、電壓的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

雙向I2C 串行接口可對設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)項(xiàng)監(jiān)測和配置，內(nèi)部開/關(guān)控制器為監(jiān)測模塊提供受控啟動(dòng)序列，并在監(jiān)測模塊啟用時(shí)進(jìn)行監(jiān)測。

MAX77659通過調(diào)節(jié)器的控制，在滿載情況下效率最高可達(dá)91%，在輕載的情況下靜態(tài)電流為5μA，該芯片還可通過裕量控制降低壓降減少熱損耗。MAX77659采用了WLP封裝工藝，規(guī)格大小為2.55mm*2.37mm*0.5mm，整體體積非常小，在內(nèi)部空間緊湊型的可穿戴設(shè)備中使用綽綽有余。據(jù)ADI官方表示，MAX77659采用單電感為多電源軌供電的方式，能夠節(jié)省60%的元器件和減小50%的方案尺寸。

NXP 低功耗 小尺寸 PF1550 PMIC

NXP早年間就著手于可穿戴設(shè)備的產(chǎn)業(yè)布局，公司產(chǎn)品在可穿戴領(lǐng)域涵蓋了MCU、應(yīng)用處理器、傳感器、PMIC等，不斷朝著低能耗、智能化、小型化發(fā)展。NXP還專為i.MX 6UL/i.MX 7ULP應(yīng)用于可穿戴設(shè)備的處理器設(shè)計(jì)了專用的PIMC PF1550/PF1510。

PF1550是NXP應(yīng)用于可穿戴設(shè)備的一款低功耗電源管理芯片。PF1550芯片集成了電壓為1A的單節(jié)鋰電池充電模塊和多路電源輸出，其中包括三路低壓差線性穩(wěn)壓電路（LDO），三路降壓電路（BUCK）、一路RTC電路和一路DDR參考電壓電路。這八路輸出電路最高輸出功率為18W，可滿足可穿戴設(shè)備的用電需求。并且還以也通過配置OTP調(diào)整上下電時(shí)序、電壓。

PF1550支持DVS功能，最低靜態(tài)電流為450nA，BUCK電路最大輸出電流可達(dá)1A，并且該芯片還支持PFM、ASP、PWM多模切換的功能，實(shí)現(xiàn)單路最高效率達(dá)90%。VSNVS還能提供3V 2mA電源為RTC供電。PF1550內(nèi)置了充電模塊，通過USB可出入5V/1A電源為鋰電池充電，充電單元還能進(jìn)行電池溫度檢測，對檢測結(jié)果分析、判斷是都需要調(diào)制充電電流、電壓。該芯片采用QFN封裝，規(guī)格為5mm*5mm，與ADI的MAX77659相比整體積大了一倍。

TI TPS65023B 小尺寸 PMIC

（TPS65023B原理框架圖 圖源：TI官網(wǎng)）

TPS65023B是TI設(shè)計(jì)的一款配合i.MX7處理器使用的電源管理芯片，可在多通道，單節(jié)電池供電方案中應(yīng)用。芯片部內(nèi)部集成了三個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器，通過串行口可對電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，以滿足系統(tǒng)低能耗的需求，在輕載狀態(tài)下可自行切換進(jìn)入低功耗模式，將效率在最寬的負(fù)載范圍內(nèi)達(dá)到最高。

TPS65023B還集成了兩個(gè)200mAde LDO穩(wěn)定器，通過DEFLOD口對兩路LDO輸出的電壓進(jìn)行調(diào)制輸出不一樣的電壓。該芯片最高效率可達(dá)95%，可在－40℃~85攝氏度的環(huán)境溫度下工作，采用了40Pin的WQFN封裝，封裝尺寸為5.0mm*5.0mm。TPS65023B電源管理芯片可應(yīng)用于可穿戴設(shè)備、數(shù)碼媒體播放器、數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備中。

總結(jié)

電源管理芯片相當(dāng)于電子設(shè)備的“心臟”，性能的好壞與電子設(shè)備的性能和可靠性直接掛鉤。目前可穿戴設(shè)備發(fā)展前景巨大，低功耗、高效、集成高、小型化已成為電源管理芯片發(fā)展的主要趨勢。

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編輯：jq