當(dāng)您依靠智能手表來(lái)管理您的約會(huì)、查看消息和跟蹤健康參數(shù)時(shí)，您會(huì)希望設(shè)備在每次充電過(guò)程中可靠地運(yùn)行。必須比您預(yù)期的更頻繁地爭(zhēng)奪充電器是一件麻煩事，尤其是在您外出時(shí)。然而，與任何低功耗電子產(chǎn)品一樣，該設(shè)備的緊湊外形將限制其電池容量。

您如何設(shè)計(jì)可穿戴、可聽或其他空間受限的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，以提供消費(fèi)者期望的豐富功能和較長(zhǎng)的電池壽命？

Maxim Integrated 的 Gaurav Mital 和 Chapin Wong在他們最近的網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)“如何將您的可穿戴設(shè)備和耳穿戴設(shè)備的電池壽命延長(zhǎng) 20% ”中提供了一些答案。Mital 是技術(shù)人員的高級(jí)主要成員，Wong 是公司移動(dòng)業(yè)務(wù)部技術(shù)人員的高級(jí)成員。

除了智能手表、耳塞、GPS 追蹤器、嬰兒監(jiān)視器和其他低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，它們都面臨著類似的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)：

空間限制

對(duì)散熱的敏感性，特別是因?yàn)檫@些設(shè)備中有許多直接與皮膚接觸

長(zhǎng)時(shí)間的游戲時(shí)間期望

低噪音流量

對(duì)手勢(shì)和語(yǔ)音控制以及支付處理等增值功能的需求推動(dòng)了設(shè)計(jì)中對(duì)額外電源軌的需求

快速上市

這些挑戰(zhàn)需要獨(dú)特的電源管理解決方案，例如基于單電感器、多輸出 （SIMO） 升降壓架構(gòu)的電源管理 IC （PMIC）。傳統(tǒng)的開關(guān)穩(wěn)壓器拓?fù)湫枰獮槊總€(gè)輸出使用單獨(dú)的電感器，而 SIMO PMIC 提供支持三個(gè)輸出通道的單個(gè)電感器。正如 Mital 所解釋的，只要輸出通道的電壓低于指定的閾值，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)標(biāo)志，指示該通道需要維修。控制器在電感器中建立能量，直到電感器電流符合編程的電流限制，然后將該能量傳輸?shù)捷敵?a target="_blank">電容器。通道不必以任何定義的順序進(jìn)行服務(wù)。負(fù)載能力是所有輸出組合的所有電流的總和。

作為解決小型、低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)的 SIMO PMIC 示例，Mital 重點(diǎn)介紹了MAX77654。MAX77654是一款超低功耗PMIC，具有SIMO buck-boost、兩個(gè)100mA LDO和紋波抑制功能，以及一個(gè)用于小型Li+電池的電源通路充電器。Mital 解釋了 PMIC 如何為真無(wú)線立體聲 （TWS） 耳塞提供“一站式電源解決方案”（圖 1）。這種耳塞非常先進(jìn)，通常具有額外的麥克風(fēng)，用于主動(dòng)降噪、生物識(shí)別傳感器和實(shí)時(shí)語(yǔ)言翻譯，外形小巧。“分立式或半分立式電源解決方案很難滿足這些要求，”Mital 說(shuō)。

TWS 耳塞系統(tǒng)需要提供較長(zhǎng)的電池壽命，在較小的 PCB 占用空間中支持多個(gè)高效電源軌，并擁有不影響音頻性能的電源音頻模塊。MAX77654 等 SIMO PMIC 可滿足這些需求。該器件在 V OUT （1.8V）下提供 91% 的效率，僅 0.3μA 關(guān)斷電流和 6μA 工作電流，解決方案總尺寸為 29.7mm 2 。該設(shè)備已證明能夠?yàn)槌驮肼?a target="_blank">音頻編解碼器供電，在不影響音頻質(zhì)量的情況下將電池壽命延長(zhǎng)多達(dá) 20%。

SIMO PMIC 可以滿足需求。

在網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)期間，Wong 討論了 SIMO PMIC 如何滿足包括智能眼鏡在內(nèi)的應(yīng)用的需求。智能眼鏡由微控制器、振動(dòng)電機(jī)、藍(lán)牙和多個(gè)攝像頭組成，所有這些都位于框架手柄上的薄 PCB 條上。SIMO PMIC（例如MAX17270 nanoPower SIMO 升降壓轉(zhuǎn)換器）可用作與 LDO 串聯(lián)的效率升壓器，為眼鏡的相機(jī)模塊的三個(gè)電源軌供電（1.2V 用于串行通信，1.8V 用于數(shù)字邏輯，2.5 V 用于模擬電路）。雖然分立式方法需要三個(gè)降壓穩(wěn)壓器、三個(gè)電感器、一個(gè) LDO 和八個(gè)電容器（24.59mm 2中的 15 個(gè)組件解決方案尺寸），MAX17270 解決方案只需要一個(gè)器件加上一個(gè) LDO、一個(gè)電感器和七個(gè)電容器（13.68mm 2解決方案尺寸中的 10 個(gè)元件）。

智能眼鏡的畫質(zhì)取決于攝像頭電源的紋波。為了降低輸出電壓紋波，Wong 指出，可編程電感器電流限制功能使 SIMO 輸出到對(duì)極低紋波 （《20mVp-p） 敏感的電源軌。他解釋說(shuō)，可以通過(guò) I 2 C 改變電感峰值電流限制，以將輸出電流紋波降低到 20mV 以下。

Mital 總結(jié)道：“如果您正在尋找一種占用空間小、外部組件少且能高效延長(zhǎng)電池壽命的電源解決方案，請(qǐng)?jiān)u估 SIMO PMIC。”

審核編輯：郭婷