SIMO電源轉(zhuǎn)換器架構(gòu)如何幫助實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)

愛他們或恨他們，電動(dòng)滑板車現(xiàn)在已成為世界各地城市城市景觀的一部分。這些兩輪車不再只是孩子的玩具，它被宣傳為連接通勤列車和辦公室之間“最后一英里”的有效方式。同樣，出租的電動(dòng)自行車也激增。

電動(dòng)滑板車和電動(dòng)自行車配備了導(dǎo)航功能，讓他們的租客可以找到最近的可用交通工具。它們只是具有位置跟蹤功能的新型移動(dòng)或可穿戴物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的一個(gè)例子。

Gartner 預(yù)測(cè)，到 2020 年，全球?qū)⒂?04 億臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，而 Business Insider 的目標(biāo)甚至更高，預(yù)計(jì)到 2025 年，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將超過 640 億臺(tái)。連接到互聯(lián)網(wǎng)的緊湊型產(chǎn)品包括寵物和人員追蹤器、行李箱和防盜小工具。

從電源管理的角度來看，在這些空間受限的產(chǎn)品中設(shè)計(jì)位置跟蹤功能尤其具有挑戰(zhàn)性。讓我們仔細(xì)看看這篇文章中的電源挑戰(zhàn)——以及如何克服它們。

廣泛的 GNSS 電源要求

任何低功耗應(yīng)用都會(huì)在以下方面面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：

保持緊湊的 PCB 區(qū)域

管理散熱

延長(zhǎng)電池壽命

解決噪音的影響

管理多個(gè)電源軌

快速進(jìn)入市場(chǎng)

將導(dǎo)航功能添加到組合中，您必須根據(jù)可用的不同全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) （GNSS）處理潛在的廣泛功率要求。美國(guó)使用全球定位系統(tǒng)（GPS），歐洲使用伽利略，日本使用 QZSS，俄羅斯使用 GLONASS。GNSS 衛(wèi)星廣播一條消息（L1 信號(hào)），其中包括衛(wèi)星的識(shí)別簽名模式、位置以及時(shí)間。接收器依靠信號(hào)來確定其位置，計(jì)算其與至少三個(gè)或四個(gè)不同衛(wèi)星的距離。這個(gè)過程可能需要幾秒鐘（在熱啟動(dòng)條件下）到幾分鐘（冷啟動(dòng)）。眾所周知，GPS 相當(dāng)耗電，這與它所設(shè)計(jì)的低功耗設(shè)備相矛盾。

雖然熱啟動(dòng)顯然是有利的，但我們?cè)诖擞懻摰脑S多產(chǎn)品的位置跟蹤必須相當(dāng)穩(wěn)定，這對(duì)電池造成了負(fù)擔(dān)。這是一項(xiàng)計(jì)算密集型的工作。以下是 Google 軟件工程師如何在 Quora 上回答有關(guān)智能手機(jī) GPS 和電池使用情況的問題：

“GPS 很昂貴，因?yàn)樗且粋€(gè)非常慢的通信通道——您需要以每秒 50 位的速度與三顆或四顆衛(wèi)星進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的通信。沒有像其他通信機(jī)制那樣的時(shí)分，需要在這段時(shí)間內(nèi)為天線供電更糟糕的是，當(dāng) GPS 處于開啟狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)無法進(jìn)入睡眠狀態(tài)。Android 和 iPhone 等移動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)其電池壽命很大程度上是因?yàn)樗鼈兛梢苑e極快速地進(jìn)入和退出睡眠狀態(tài)。GPS 阻止了這種情況?！?/p>

許多手機(jī)同時(shí)使用 GLONASS 和 GPS 芯片來提高定位精度。但是，通常情況下，只有在 GPS 信號(hào)較差時(shí)才會(huì)激活 GLONASS——這種方法可以延長(zhǎng)手機(jī)的電池壽命。

使用更少的大電感

那么，您可以做些什么來降低功耗，同時(shí)仍然在緊湊型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)連續(xù)、準(zhǔn)確的位置跟蹤？一些答案在于您的電源轉(zhuǎn)換器架構(gòu)。與其采用傳統(tǒng)的多 DC-DC 解決方案，不如考慮采用單電感器、多輸出 （SIMO） 電源轉(zhuǎn)換器架構(gòu)。通過減少所需的笨重且昂貴的電感器數(shù)量，SIMO 架構(gòu)可節(jié)省空間并提高效率，從而延長(zhǎng)電池壽命。

Maxim SIMO 產(chǎn)品組合中的最新解決方案之一是MAX77654 超低功耗電源管理 IC，具有一個(gè) SIMO 升降壓穩(wěn)壓器、兩個(gè)低壓差穩(wěn)壓器 （LDO） 和一個(gè)高度可配置的線性充電器。見圖2MAX77654的框圖。該器件的升降壓穩(wěn)壓器為所有 SIMO 通道提供高達(dá) 500mA 的總輸出電流和 0.8V 至 5.5V 的輸出電壓范圍。500mA 的輸出電流在這里很重要。由于位置跟蹤設(shè)備旨在通過利用更多衛(wèi)星來消除盲區(qū)，這會(huì)產(chǎn)生需要該級(jí)別輸出電流的計(jì)算密集型情況。MAX77654 的其他一些特性使其成為跟蹤設(shè)備以及可聽設(shè)備、可穿戴設(shè)備和其他緊湊型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的理想選擇：

低功耗（啟用 3x SIMO 通道和 2x LDO 時(shí)為 6μA）

高效率（在降壓模式下高達(dá) 91%）

小尺寸（2.79 毫米 x 2.34 毫米 x 0.5 毫米）

圖 2. MAX77654 框圖。

使用單個(gè)部件，您可以覆蓋終端設(shè)備上的多個(gè)導(dǎo)軌。因此，當(dāng)您計(jì)劃下一個(gè)位置跟蹤或其他緊湊型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備時(shí)，請(qǐng)考慮 SIMO 電源轉(zhuǎn)換器架構(gòu)如何幫助您實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)。

審核編輯：郭婷