Analog Devices, Inc. lançou seu MAX77659 single-Indutor gerenciamento de energia de saída múltipla (SIMO) IC (PMIC) com um carregador buck-boost de modo switch integrado que afirma carregar dispositivos vestíveis, auditáveis e de Internet das coisas (IoT) mais rápido e em menos espaço do que qualquer outro PMIC disponível hoje. Destinado a dispositivos vestíveis médicos e de consumo, o SIMO PMIC oferece mais de quatro horas de tempo de jogo com uma carga de dez minutos, entregando um carregamento quatro vezes mais rápido em comparação com outras soluções, e usa um único indutor para alimentar vários trilhos, ajudando a reduzir o total tamanho da solução.
Antes da Covid-19, as pessoas com condições crônicas ou que estavam muito doentes ou idosas eram as únicas monitorando seus sinais vitais em casa, disse Karthi Gopalan, diretor executivo da Unidade de Negócios de Soluções de Energia de Bateria, máximo Integrado, agora parte da Analog Devices. “Com a Covid-19, vimos uma mudança de paradigma no mundo do bem-estar com pessoas saudáveis comprando esses aparelhos.”
Aplicativos MAX77659 SIMO PMIC. Clique para uma imagem maior. (Fonte: Analog Devices, Inc.)
As empresas médicas tradicionais estavam tentando reduzir seus fatores de forma, ir movidos a bateria e tornar os dispositivos mais elegantes, enquanto as marcas de estilo de vida tentavam adicionar mais monitoramento de sinais vitais, então os dois mundos estão se unindo, disse ela. “Vimos as grandes marcas de estilo de vida começando a se mover para o espaço médico e o pessoal médico pedindo as mesmas soluções de energia que as pessoas de marca de estilo de vida estavam usando.”
Para designers de vestíveis, isso se traduziu em desafios em torno do conforto e da necessidade de fatores de forma menores e mais elegantes, maior precisão para medições precisas, carregamento mais rápido, maior vida útil da bateria e crescente demanda por recursos mais integrados.
Esses gadgets às vezes são usados 24 horas por dia, 7 dias por semana, portanto, um formato fino e um design leve e elegante tornam-se essenciais para o conforto, disse Gopalan. “A precisão é um acéfalo porque estamos fazendo monitoramento de sinais vitais, então as medições de precisão se tornam muito críticas e cada vez mais nossa base de clientes está solicitando mais de 24 horas de carga e algumas empresas médicas pedem até cinco dias, portanto, quanto mais a vida da bateria se torna muito crítica e podemos atingir isso com nossa solução de energia de maior eficiência. ”
Exemplo de aplicação MAX77659 (Fonte: Analog Devices, Inc.)
Além de fornecer uma carga mais rápida, o novo SIMO PMIC integrado reduziu a lista de materiais (BOM) em 60 por cento e reduziu o tamanho total da solução em 50 por cento. Ao liberar o quadro, os designers de imóveis podem incluir sensores e / ou memória extras, bem como adicionar novos recursos, como rastreamento de localização e detecção de sinais vitais.
Uma solução tradicional (veja a figura abaixo à esquerda) tem detecção limitada e uma CPU muito básica, mas as marcas de estilo de vida e médicas estão pedindo para embalar cada vez mais sensores como o BioZ e PPG sensor, e não para por aí, disse Gopalan.
Os designers também estão procurando adicionar rastreamento de localização (GPS), sensação tátil e processamento de IA porque muitos dados estão sendo gerados, ela disse, no entanto, “a CPU tradicional não corta e o processador de IA consome mais energia, e onde você espreme a solução de gerenciamento de energia?
“Desenvolvemos uma arquitetura SIMO única com a quantidade certa de integração, como o carregador, e fomos capazes de reduzir toda a arquitetura de energia pela metade, para que todos esses sensores extras (veja a figura abaixo à direita) possam ser agrupados no mesmo formato compacto ”, disse ela.
O SIMO PMIC permite recursos mais integrados. Clique para uma imagem maior. (Fonte: Analog Devices, Inc.)
Maior integração
O MAX77659 SIMO PMIC integra um carregador buck-boost no modo de comutação e três reguladores buck-boost programáveis independentemente que compartilham um único indutor para minimizar o tamanho total da solução, o que é graças à arquitetura SIMO.
“Geralmente, um IC típico de gerenciamento de energia terá vários Voltagem trilhos - aumentando / diminuindo os níveis de voltagem, então quando você tem três trilhos de voltagem ou chaveamento, você precisa de três indutores separados, e esses indutores são muito volumosos ”, disse ela. “Com o MAX77659, os três trilhos requerem apenas um indutor, o que liberou espaço extra.”
O PMIC não é apenas o menor, mas também tem o menor Iq [corrente quiescente] da indústria, o que significa uma vida útil da bateria 20% mais longa, disse Gopalan.
Os três reguladores estendem a vida útil da bateria operando com 91 por cento de eficiência durante condições de carga moderada a pesada, enquanto consomem apenas 5 µA de corrente quiescente em condições de carga leve. Ele também inclui um LDO com alto PSRR para aplicações sensíveis.
Além disso, o PMIC oferece suporte a controle autônomo de altura livre, o que reduz a dissipação de calor, minimizando a queda de tensão enquanto fornece espaço suficiente para regular a corrente de carga. Juntos, o carregamento rápido com controle de headroom autônomo melhora a vida útil da bateria.
Isso se traduz em quatro horas de jogo com apenas uma janela de dez minutos de carregamento, em comparação com um carregador linear com uma hora e meia de tempo de jogo com uma carga de 10 minutos, disse Gopalan.
Outro problema é o calor. “Quando você pressiona um carregador linear para entrar em carregamento rápido, isso causa um aumento de temperatura de 25 ° C e um ponto quente. Certos países, como o Japão, que tem o padrão JEITA [para carregamento seguro de baterias de íon-lítio], fornecem diretrizes para que se a temperatura ultrapassar um determinado nível, a taxa de carregamento diminuirá para resfriar os dispositivos. Mas agora esse carregamento rápido se torna um carregamento muito lento e leva mais tempo para carregar ”, disse ela. “Com a nossa solução, você não só obtém um carregamento 4 × mais rápido, como também é muito bom, com um aumento de temperatura máximo de 5 °.”
O carregador SIMO oferece um carregamento 4 × mais rápido com um aumento de temperatura de apenas 5 ° C. Clique para uma imagem maior. (Fonte: Analog Devices, Inc.)
“O atendimento médico personalizado continuará crescendo e esse mercado está explodindo com cada vez mais desses aparelhos movidos a bateria”, disse Gopalan. “Continuamos a ver essa tendência de mais e mais sensores, gerenciamento térmico, rastreamento GPS e processamento de IA; tudo sendo embalado nesses minúsculos gadgets. ”
O MAX77659 está disponível agora em um pacote WLP de 30 × 2.55 × 2.37 mm 0.5-bump. Um kit de avaliação, o MAX77659EVKIT, também está disponível.
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