Analog Devices, Inc. heeft zijn MAX77659 single-Inductor energiebeheer met meerdere uitgangen (SIMO). IC (PMIC) met een geïntegreerde buck-boost-oplader met schakelmodus die beweert wearables, hearingables en Internet of Things (IoT)-apparaten sneller en in minder ruimte op te laden dan welke andere PMIC dan ook die momenteel beschikbaar is. De SIMO PMIC is gericht op draagbare consumenten- en medische apparaten en levert meer dan vier uur afspeeltijd met een oplaadtijd van tien minuten, levert vier keer sneller opladen in vergelijking met andere oplossingen, en gebruikt een enkele inductor om meerdere rails van stroom te voorzien, waardoor het totaal wordt verminderd. oplossing grootte.
Vóór Covid-19 waren mensen met chronische aandoeningen of die erg ziek waren of ouderen de enigen die thuis hun vitale functies in de gaten hielden, zegt Karthi Gopalan, uitvoerend directeur van de Battery Power Solutions Business Unit, Maxim Geïntegreerd, nu onderdeel van Analog Devices. “Met Covid-19 zagen we een paradigmaverschuiving in de wereld van welzijn, waarbij gezonde mensen deze gadgets kochten.”
MAX77659 SIMO PMIC-toepassingen. Klik voor een grotere afbeelding. (Bron: Analog Devices, Inc.)
Traditionele medische bedrijven probeerden hun vormfactoren te verkleinen, op batterijen te werken en de apparaten stijlvoller te maken, terwijl de lifestyle-merken probeerden meer monitoring van vitale functies toe te voegen, dus de twee werelden komen samen, zei ze. “We zagen hoe de grote lifestylemerken zich in de medische wereld begonnen te begeven en de medische mensen om dezelfde krachtige oplossingen vroegen die de mensen van het lifestylemerk gebruikten.”
Voor draagbare ontwerpers vertaalde dit zich in uitdagingen op het gebied van comfort en de behoefte aan kleinere en slankere vormfactoren, hogere nauwkeurigheid voor precisiemetingen, sneller opladen, een langere levensduur van de batterij en de groeiende vraag naar meer geïntegreerde functies.
Deze gadgets worden soms 24/7 gedragen, dus een dunne vormfactor en een strak en licht ontwerp worden cruciaal voor het comfort, zei Gopalan. “Nauwkeurigheid is een no-brainer omdat we vitale functies monitoren, dus precisiemetingen worden erg cruciaal. Een steeds groter deel van ons klantenbestand vraagt om meer dan 24 uur opladen en sommige medische bedrijven vragen om maximaal vijf dagen, dus hoe langer De levensduur van de batterij wordt erg belangrijk en die kunnen we bereiken met onze energieoplossing met een hoger rendement.”
MAX77659 toepassingsvoorbeeld (Bron: Analog Devices, Inc.)
Naast het sneller opladen, zou de nieuwe geïntegreerde SIMO PMIC de stuklijst (BOM) met 60 procent verminderen en de totale oplossingsomvang met 50 procent verkleinen. Door het bord vrij te maken, kunnen vastgoedontwerpers extra sensoren en/of geheugen inbouwen en nieuwe functies toevoegen, zoals locatietracking en detectie van vitale functies.
Een traditionele oplossing (zie figuur hieronder aan de linkerkant) heeft beperkte detectie en een zeer eenvoudige CPU, maar lifestyle- en medische merken vragen om steeds meer sensoren zoals de BioZ en PPG sensor, en daar blijft het niet bij, zei Gopalan.
Ontwerpers willen ook locatietracking (GPS), haptiek en AI-verwerking toevoegen omdat er veel gegevens worden gegenereerd, zei ze, maar “de traditionele CPU voldoet niet en de AI-processor heeft meer energie nodig, en waar past u de energiebeheeroplossing in?
“We hebben een zeer unieke SIMO-architectuur ontwikkeld met de juiste hoeveelheid integratie, zoals de lader, en we zijn erin geslaagd de hele stroomarchitectuur te halveren, zodat al deze extra sensoren (zie figuur hieronder rechts) in dezelfde kunnen worden verpakt. compacte vormfactor”, zei ze.
SIMO PMIC maakt meer geïntegreerde functies mogelijk. Klik voor een grotere afbeelding. (Bron: Analog Devices, Inc.)
Hogere integratie
De MAX77659 SIMO PMIC integreert een schakelende buck-boost-oplader en drie onafhankelijk programmeerbare buck-boost-regelaars die allemaal één enkele inductor delen om de totale oplossingsgrootte te minimaliseren, wat te danken is aan de SIMO-architectuur.
“Over het algemeen zal een typisch energiebeheer-IC er meerdere hebben spanning rails – het verhogen/verlagen van de spanningsniveaus, dus als je drie spannings- of schakelrails hebt, heb je drie afzonderlijke inductoren nodig, en deze inductoren zijn super omvangrijk,” zei ze. “Bij de MAX77659 hebben de drie rails slechts één inductor nodig, wat extra ruimte heeft vrijgemaakt.”
De PMIC is niet alleen de kleinste, hij heeft ook de laagste Iq [ruststroom] in de industrie, wat een 20% langere levensduur van de batterij betekent, zei Gopalan.
De drie regelaars verlengen de levensduur van de batterij door met een efficiëntie van 91 procent te werken tijdens matige tot zware belasting, terwijl ze bij lichte belasting slechts 5 µA ruststroom verbruiken. Het bevat ook een LDO met een hoge PSRR voor gevoelige toepassingen.
Bovendien ondersteunt de PMIC een autonome hoofdruimteregeling, die de warmteafvoer vermindert door de spanningsval te minimaliseren en tegelijkertijd voldoende hoofdruimte biedt om de laadstroom te regelen. Samen verbetert het snelle opladen met autonome hoofdruimteregeling de levensduur van de batterij.
Dit vertaalt zich in vier uur speeltijd met slechts tien minuten opladen, vergeleken met een lineaire oplader met anderhalf uur speeltijd met een oplaadtijd van 10 minuten, zei Gopalan.
Een ander probleem is hitte. “Wanneer je een lineaire oplader duwt om snel op te laden, veroorzaakt dit een temperatuurstijging van 25 °C en een hotspot. Bepaalde landen, zoals Japan, dat de JEITA-standaard hanteert [voor het veilig opladen van lithium-ionbatterijen], geven richtlijnen zodat als de temperatuur een bepaald niveau overschrijdt, de oplaadsnelheid wordt verlaagd om de apparaten af te koelen. Maar nu wordt snel opladen heel langzaam opladen en duurt het opladen langer”, zei ze. “Met onze oplossing kun je niet alleen 4x sneller opladen, maar is het ook nog eens erg cool met een maximale temperatuurstijging van 5°.”
De SIMO-oplader levert 4× sneller opladen bij een temperatuurstijging van slechts 5°C. Klik voor een grotere afbeelding. (Bron: Analog Devices, Inc.)
“Gepersonaliseerde gezondheidszorg zal blijven groeien en die markt explodeert met steeds meer van deze op batterijen werkende gadgets”, zegt Gopalan. “We blijven deze trend zien van steeds meer sensoren, thermisch beheer, GPS-tracking en AI-verwerking; ze worden allemaal verpakt in deze kleine gadgets.
De MAX77659 is nu verkrijgbaar in een WLP-pakket van 30 x 2.55 x 2.37 mm met 0.5 bumps. Er is ook een evaluatiekit verkrijgbaar, de MAX77659EVKIT.
over Analog DevicesInc.Maxim IntegratedMaxim Integrated Products