當您依靠智能手表來管理您的約會、查看消息和跟蹤健康參數時，您會希望設備在每次充電過程中可靠地運行。必須比您預期的更頻繁地爭奪充電器是一件麻煩事，尤其是在您外出時。然而，與任何低功耗電子產品一樣，該設備的緊湊外形將限制其電池容量。

您如何設計可穿戴、可聽或其他空間受限的物聯網產品，以提供消費者期望的豐富功能和較長的電池壽命？

Maxim Integrated 的 Gaurav Mital 和 Chapin Wong在他們最近的網絡研討會“如何將您的可穿戴設備和耳穿戴設備的電池壽命延長 20% ”中提供了一些答案。Mital 是技術人員的高級主要成員，Wong 是公司移動業務部技術人員的高級成員。

除了智能手表、耳塞、GPS 追蹤器、嬰兒監視器和其他低功耗物聯網設備，它們都面臨著類似的設計挑戰：

空間限制

對散熱的敏感性，特別是因為這些設備中有許多直接與皮膚接觸

長時間的游戲時間期望

低噪音流量

對手勢和語音控制以及支付處理等增值功能的需求推動了設計中對額外電源軌的需求

快速上市

這些挑戰需要獨特的電源管理解決方案，例如基于單電感器、多輸出 （SIMO） 升降壓架構的電源管理 IC （PMIC）。傳統的開關穩壓器拓撲需要為每個輸出使用單獨的電感器，而 SIMO PMIC 提供支持三個輸出通道的單個電感器。正如 Mital 所解釋的，只要輸出通道的電壓低于指定的閾值，就會出現一個標志，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，然后將該能量傳輸到輸出電容器。通道不必以任何定義的順序進行服務。負載能力是所有輸出組合的所有電流的總和。

作為解決小型、低功耗物聯網設計挑戰的 SIMO PMIC 示例，Mital 重點介紹了MAX77654。MAX77654是一款超低功耗PMIC，具有SIMO buck-boost、兩個100mA LDO和紋波抑制功能，以及一個用于小型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，通常具有額外的麥克風，用于主動降噪、生物識別傳感器和實時語言翻譯，外形小巧?！胺至⑹交虬敕至⑹诫娫唇鉀Q方案很難滿足這些要求，”Mital 說。

TWS 耳塞系統需要提供較長的電池壽命，在較小的 PCB 占用空間中支持多個高效電源軌，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 關斷電流和 6μA 工作電流，解決方案總尺寸為 29.7mm 2 。該設備已證明能夠為超低噪聲音頻編解碼器供電，在不影響音頻質量的情況下將電池壽命延長多達 20%。

SIMO PMIC 可以滿足需求。

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

智能眼鏡的畫質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 輸出到對極低紋波 （《20mVp-p） 敏感的電源軌。他解釋說，可以通過 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電池壽命的電源解決方案，請評估 SIMO PMIC?！?/p>

審核編輯：郭婷