Tiny SIMO PMIC 為可穿戴設(shè)備充電 4 倍，將解決方案尺寸縮小 50%

Analog Devices, Inc. 發(fā)布了MAX77659單電感多輸出 (SIMO) 電源管理 IC (PMIC)，集成開(kāi)關(guān)模式升降壓充電器，聲稱(chēng)可以更快地為可穿戴設(shè)備、可聽(tīng)設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 設(shè)備充電并且比當(dāng)今可用的任何其他 PMIC 占用更少的空間。SIMO PMIC 針對(duì)消費(fèi)類(lèi)和醫(yī)療可穿戴設(shè)備，充電 10 分鐘即可提供超過(guò) 4 小時(shí)的播放時(shí)間，與其他解決方案相比，充電速度提高了 4 倍，并使用單個(gè)電感器為多個(gè)電源軌供電，有助于縮小總電量解決方案大小。

現(xiàn)已隸屬于 ADI 公司的 Maxim Integrated 電池電源解決方案業(yè)務(wù)部執(zhí)行董事 Karthi Gopalan 表示，在 Covid-19 之前，只有患有慢性病或重病或年老的人在家中監(jiān)測(cè)他們的生命體征。“通過(guò) Covid-19，我們看到了健康世界的范式轉(zhuǎn)變，健康的人購(gòu)買(mǎi)了這些小工具?！?/p>

她說(shuō)，傳統(tǒng)醫(yī)療公司正試圖縮小其外形尺寸，采用電池供電，并使設(shè)備更時(shí)尚，而生活方式品牌則試圖增加更多生命體征監(jiān)測(cè)，因此這兩個(gè)世界正在走到一起。“我們看到大型生活方式品牌開(kāi)始進(jìn)軍醫(yī)療領(lǐng)域，而醫(yī)療人員則要求使用與生活方式品牌相同的電源解決方案?！?/p>

對(duì)于可穿戴設(shè)計(jì)人員而言，這轉(zhuǎn)化為圍繞舒適性的挑戰(zhàn)，以及對(duì)更小、更時(shí)尚外形、更高精確測(cè)量精度、更快充電、更長(zhǎng)電池壽命以及對(duì)更多集成功能的需求不斷增長(zhǎng)的需求。

Gopalan 說(shuō)，這些小工具有時(shí)會(huì) 24/7 全天候佩戴，因此纖薄的外形和時(shí)尚輕巧的設(shè)計(jì)對(duì)于舒適性至關(guān)重要。“準(zhǔn)確性是顯而易見(jiàn)的，因?yàn)槲覀冋谶M(jìn)行生命體征監(jiān)測(cè)，因此精確測(cè)量變得非常關(guān)鍵，我們?cè)絹?lái)越多的客戶(hù)群要求超過(guò) 24 小時(shí)充電，而一些醫(yī)療公司要求長(zhǎng)達(dá)五天，所以越長(zhǎng)電池壽命變得非常關(guān)鍵，我們能夠通過(guò)更高效的電源解決方案實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)?！?/p>

MAX77659 應(yīng)用示例（來(lái)源：Analog Devices, Inc.）

據(jù)報(bào)道，除了提供更快的充電速度外，新的集成 SIMO PMIC 還可將材料清單 (BOM) 減少 60%，并將總解決方案尺寸縮小 50%。通過(guò)騰出電路板空間，設(shè)計(jì)人員可以裝入額外的傳感器和/或內(nèi)存，以及添加位置跟蹤和生命體征感應(yīng)等新功能。

Gopalan 說(shuō)，傳統(tǒng)解決方案（見(jiàn)左下圖）具有有限的傳感和非常基本的 CPU，但生活方式和醫(yī)療品牌要求包裝越來(lái)越多的傳感器，如BioZ 和 PPG 傳感器，而且還不止于此.

設(shè)計(jì)師還希望添加位置 (GPS) 跟蹤、觸覺(jué)和 AI 處理，因?yàn)檎谏纱罅繑?shù)據(jù)，但是她說(shuō)，“傳統(tǒng) CPU 并沒(méi)有削減它，而且 AI 處理器更耗電，而且您在哪里擠入電源管理解決方案？

“我們開(kāi)發(fā)了一種非常獨(dú)特的 SIMO 架構(gòu)，具有適當(dāng)?shù)募啥?，例如充電器，我們能夠?qū)⒄麄€(gè)電源架構(gòu)縮小一半，因此所有這些額外的傳感器（見(jiàn)右下圖）都可以打包到同一個(gè)緊湊的外形，”她說(shuō)。

SIMO PMIC 支持更多集成功能。。（來(lái)源：Analog Devices, Inc.）

更高的集成度

MAX77659 SIMO PMIC集成了一個(gè)開(kāi)關(guān)模式buck-boost充電器和三個(gè)獨(dú)立可編程的buck-boost穩(wěn)壓器，它們都共享一個(gè)電感，以最大限度地減小整體解決方案的尺寸，這要?dú)w功于SIMO架構(gòu)。

“一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)典型的電源管理 IC 會(huì)有多個(gè)電壓軌——升壓/降壓電壓電平，所以當(dāng)你有三個(gè)電壓或開(kāi)關(guān)軌時(shí)，你需要三個(gè)獨(dú)立的電感器，而這些電感器非常龐大，”她說(shuō)。“使用 MAX77659，三個(gè)電源軌只需要一個(gè)電感器，從而釋放了額外的空間。”

Gopalan 說(shuō)，PMIC 不僅是最小的，它還具有業(yè)內(nèi)最低的 Iq [靜態(tài)電流]，這意味著電池壽命延長(zhǎng)了 20%。

這三個(gè)穩(wěn)壓器在中等至重負(fù)載條件下以 91% 的效率運(yùn)行，同時(shí)在輕負(fù)載條件下僅消耗 5 μA 的靜態(tài)電流，從而延長(zhǎng)了電池壽命。它還包括一個(gè)具有高 PSRR 的 LDO，適用于敏感應(yīng)用。

此外，PMIC 支持自主裕量控制，通過(guò)最大限度地降低電壓降來(lái)減少散熱，同時(shí)提供足夠的裕量來(lái)調(diào)節(jié)充電電流。結(jié)合自動(dòng)余量控制的快速充電可延長(zhǎng)電池壽命。

Gopalan 說(shuō)，這意味著只需 10 分鐘的充電窗口即可播放 4 小時(shí)，而線性充電器只需 10 分鐘即可播放 1 個(gè)半小時(shí)。

另一個(gè)問(wèn)題是熱量。“當(dāng)你推動(dòng)線性充電器進(jìn)行快速充電時(shí)，它會(huì)導(dǎo)致 25°C 的溫度升高和熱點(diǎn)。日本等擁有 JEITA 標(biāo)準(zhǔn) [鋰離子電池安全充電] 的某些國(guó)家提供了指導(dǎo)方針，因此如果溫度超過(guò)一定水平，充電速度會(huì)減慢以冷卻設(shè)備。但現(xiàn)在快速充電變得非常慢，充電時(shí)間也更長(zhǎng)，”她說(shuō)。“使用我們的解決方案，您不僅可以將充電速度提高 4 倍，而且溫度最高可升高 5°，非?？??！?/p>

Gopalan 說(shuō)：“個(gè)性化醫(yī)療保健將繼續(xù)增長(zhǎng)，并且隨著越來(lái)越多的電池供電小工具的出現(xiàn)，該市場(chǎng)正在爆炸式增長(zhǎng)?！?“我們繼續(xù)看到越來(lái)越多的傳感器、熱管理、GPS 跟蹤和人工智能處理的趨勢(shì)；都被塞進(jìn)這些小玩意兒里。”

MAX77659 現(xiàn)已上市，采用 30 焊球 2.55 × 2.37 × 0.5-mm WLP 封裝。評(píng)估套件MAX77659EVKIT也已上市。

審核編輯 黃昊宇