Analog Devices, Inc. hat seinen MAX77659 Single-Induktor Powermanagement mit mehreren Ausgängen (SIMO) IC (PMIC) mit integriertem Switch-Mode-Buck-Boost-Ladegerät, das Wearables, Hearables und Internet of Things (IoT)-Geräte schneller und platzsparender aufladen soll als jedes andere heute verfügbare PMIC. Der SIMO PMIC ist auf tragbare Geräte für Verbraucher und medizinische Geräte ausgerichtet und bietet über vier Stunden Spielzeit mit einer zehnminütigen Aufladung, viermal schnelleres Laden im Vergleich zu anderen Lösungen und verwendet einen einzigen Induktor, um mehrere Schienen zu versorgen, was dazu beiträgt, die Gesamtmenge zu verringern Lösungsgröße.
Vor Covid-19 überwachten nur Menschen mit chronischen Erkrankungen oder sehr kranke oder ältere Menschen ihre Vitalfunktionen zu Hause, sagte Karthi Gopalan, Executive Director, Battery Power Solutions Business Unit. Maxime Integriert, jetzt Teil von Analog Devices. „Mit Covid-19 haben wir einen Paradigmenwechsel in der Wellnesswelt erlebt, da gesunde Menschen diese Geräte kauften.“
MAX77659 SIMO PMIC-Anwendungen. Klicken Sie für ein größeres Bild. (Quelle: Analog Devices, Inc.)
Traditionelle Medizinunternehmen versuchten, ihre Formfaktoren zu verkleinern, batteriebetrieben zu werden und die Geräte stilvoller zu gestalten, während die Lifestyle-Marken versuchten, mehr Vitalparameter-Überwachung hinzuzufügen, so dass die beiden Welten zusammenkommen, sagte sie. „Wir sahen, wie die großen Lifestyle-Marken in den medizinischen Bereich vordrangen und die Mediziner nach denselben Energielösungen fragten, die die Leute der Lifestyle-Marke verwendeten.“
Für Wearable-Designer bedeutete dies Herausforderungen in Bezug auf Komfort und die Notwendigkeit kleinerer und schlankerer Formfaktoren, höherer Genauigkeit für Präzisionsmessungen, schnelleres Laden, längere Batterielebensdauer und eine wachsende Nachfrage nach mehr integrierten Funktionen.
Diese Gadgets werden manchmal rund um die Uhr getragen, so dass ein dünner Formfaktor und ein schlankes und leichtes Design entscheidend für den Komfort sind, sagte Gopalan. „Genauigkeit ist ein Kinderspiel, da wir Vitalparameter überwachen, daher werden Präzisionsmessungen sehr kritisch und immer mehr unserer Kunden verlangen eine Gebühr von über 24 Stunden und einige medizinische Unternehmen verlangen bis zu fünf Tage, also umso länger Die Batterielebensdauer wird sehr kritisch und wir können dies mit unserer Energielösung mit höherem Wirkungsgrad erreichen.“
Anwendungsbeispiel MAX77659 (Quelle: Analog Devices, Inc.)
Neben einer schnelleren Ladung soll das neue integrierte SIMO PMIC die Stückliste (BOM) um 60 Prozent reduzieren und die Gesamtgröße der Lösung um 50 Prozent verringern. Durch das Freigeben des Boards können Immobiliendesigner zusätzliche Sensoren und/oder Speicher einbauen sowie neue Funktionen wie Standortverfolgung und Vitalzeichenerkennung hinzufügen.
Eine traditionelle Lösung (siehe Abbildung unten links) hat eine begrenzte Sensorik und eine sehr einfache CPU, aber Lifestyle- und Medizinmarken verlangen immer mehr Sensoren wie BioZ und PPG Sensor, und es hört hier nicht auf, sagte Gopalan.
Designer suchen auch nach Standortverfolgung (GPS), Haptik und KI-Verarbeitung, da viele Daten generiert werden Wo quetschen Sie die Power-Management-Lösung ein?
„Wir haben eine sehr einzigartige SIMO-Architektur mit dem richtigen Maß an Integration entwickelt, wie das Ladegerät, und wir konnten die gesamte Leistungsarchitektur halbieren, sodass all diese zusätzlichen Sensoren (siehe Abbildung unten rechts) in dasselbe gepackt werden können kompakten Formfaktor“, sagte sie.
SIMO PMIC ermöglicht mehr integrierte Funktionen. Klicken Sie für ein größeres Bild. (Quelle: Analog Devices, Inc.)
Höhere Integration
Der SIMO PMIC MAX77659 integriert ein Switch-Mode-Abwärts-Aufwärts-Ladegerät und drei unabhängig programmierbare Abwärts-Aufwärts-Regler, die sich alle einen einzigen Induktor teilen, um die Gesamtgröße der Lösung dank der SIMO-Architektur zu minimieren.
„Im Allgemeinen verfügt ein typischer Power-Management-IC über mehrere Spannung Schienen – das Herauf- und Herunterschalten der Spannungsebenen, wenn Sie also drei Spannungs- oder Schaltschienen haben, benötigen Sie drei separate Induktivitäten, und diese Induktivitäten sind sehr sperrig“, sagte sie. „Beim MAX77659 benötigen die drei Schienen nur einen Induktor, was zusätzlichen Platz spart.“
Der PMIC ist nicht nur der kleinste, sondern hat auch den niedrigsten Iq [Ruhestrom] in der Branche, was eine 20 % längere Batterielebensdauer bedeutet, sagte Gopalan.
Die drei Regler verlängern die Batterielebensdauer, indem sie bei mittlerer bis schwerer Last mit 91 Prozent Wirkungsgrad arbeiten und bei geringer Last nur 5 µA Ruhestrom verbrauchen. Es enthält auch einen LDO mit einem hohen PSRR für sensible Anwendungen.
Darüber hinaus unterstützt der PMIC eine autonome Headroom-Steuerung, die die Wärmeableitung durch Minimierung des Spannungsabfalls reduziert und gleichzeitig genügend Headroom bietet, um den Ladestrom zu regulieren. Zusammen verbessert das Schnellladen mit autonomer Headroom-Steuerung die Akkulaufzeit.
Dies entspricht einer Spielzeit von vier Stunden bei einem Ladefenster von nur zehn Minuten, im Vergleich zu einem linearen Ladegerät mit eineinhalb Stunden Spielzeit bei einer 10-minütigen Aufladung, sagte Gopalan.
Ein weiteres Problem ist die Hitze. „Wenn Sie ein lineares Ladegerät zum Schnellladen bewegen, führt dies zu einem Temperaturanstieg von 25 °C und einem Hotspot. Bestimmte Länder wie Japan, das den JEITA-Standard [zum sicheren Laden von Lithium-Ionen-Akkus] hat, geben Richtlinien vor, so dass, wenn die Temperatur einen bestimmten Wert überschreitet, die Ladegeschwindigkeit verlangsamt wird, um die Geräte abzukühlen. Aber jetzt wird das schnelle Laden zu einem sehr langsamen Laden und das Laden dauert länger“, sagte sie. „Mit unserer Lösung erhalten Sie nicht nur 4x schnelleres Aufladen, sondern auch eine sehr kühle Temperatur mit einem Temperaturanstieg von maximal 5°.“
Das SIMO-Ladegerät liefert 4x schnelleres Laden mit nur 5°C Temperaturerhöhung. Klicken Sie für ein größeres Bild. (Quelle: Analog Devices, Inc.)
„Die personalisierte Gesundheitsversorgung wird weiter wachsen und dieser Markt explodiert mit immer mehr dieser batteriebetriebenen Geräte“, sagte Gopalan. „Wir sehen weiterhin diesen Trend zu immer mehr Sensoren, Wärmemanagement, GPS-Tracking und KI-Verarbeitung. alle werden in diese winzigen Gadgets gepackt.“
Der MAX77659 ist ab sofort in einem 30 × 2.55 × 2.37 mm WLP-Gehäuse mit 0.5 Bumps erhältlich. Ein Evaluierungskit, das MAX77659EVKIT, ist ebenfalls erhältlich.
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