PMIC 是小型電池供電設(shè)備的最佳選擇，因為它們可以在單芯片中提供完整的電源解決方案，并包括電壓轉(zhuǎn)換器、穩(wěn)壓器、電池電量指示器、電池充電器和 LED 驅(qū)動器等功能。

低功耗 PMIC 必須提供緊湊的外形尺寸和高效率，以在可穿戴設(shè)備中提供較長的電池壽命。在 SoC（片上系統(tǒng)）、FPGA 和微控制器等計算密集型系統(tǒng)中，目標是最大限度地提高每瓦性能，從而提高整體系統(tǒng)效率。

盡管是設(shè)計階段的一個重要方面，但具有電氣關(guān)鍵環(huán)境的車輛中的直流電源管理對于 ADAS 系統(tǒng)設(shè)計人員來說是一個鮮為人知但至關(guān)重要的問題。PMIC 解決方案提供直流電源保護、低靜態(tài)電流和 EMI 降低，為車輛的能源管理提供舒適的環(huán)境。

在各種設(shè)備中采用 PMIC 解決方案有助于有效地使用電源并延長這些設(shè)備的使用壽命。預(yù)計在不久的將來對電源管理 IC 的需求會增加。

挑戰(zhàn)

電源管理正成為一個復(fù)雜的問題，隨著微電子系統(tǒng)在尺寸極小化和功耗要求不斷提高方面的發(fā)展，它值得開發(fā)人員高度關(guān)注：這就是可穿戴電子系統(tǒng)正在發(fā)生的事情。電力收集技術(shù)和最新一代超級電容器的應(yīng)用可能是有效解決此類問題的良好策略。

具有輕巧緊湊外形的可穿戴物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要運行時間短的小型微型電池。電源管理集成電路 (PMIC) 可以通過在需要時啟用/禁用電源塊來提供靈活性，以有效管理可穿戴物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計中的電壓總線。PMIC 基本上可以讓可穿戴物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在充電之間運行更長的時間間隔。除了設(shè)計靈活性之外，PMIC 還包括保護、監(jiān)控和控制。

電源管理系統(tǒng)將 DC-DC 電源轉(zhuǎn)換為三種不同的形式，在尺寸、靈活性和效率方面存在差異。線性穩(wěn)壓器可以完全集成并具有電壓可擴展性，但效率不高?；?a target="_blank">電容器的開關(guān)穩(wěn)壓器可以完全集成且高效，但沒有電壓可擴展性?；?a target="_blank">電感器的開關(guān)穩(wěn)壓器可以高效且具有電壓可擴展性，不能完全集成。

電源管理子系統(tǒng)的整體設(shè)計涉及幾個挑戰(zhàn)。必須有足夠的空間供電源使用，它必須適合所提供的空間。使用自然對流電源時，電源附近必須有足夠的空間以供冷卻。如果使用強制風(fēng)冷，則需要在電源周圍有足夠的空氣流動。

Dialog Semiconductor 汽車事業(yè)部高級副總裁 Tom Sandoval 表示：“為高電流軌供電所面臨的熱挑戰(zhàn)主要與試圖保持器件的內(nèi)部溫度（結(jié)溫）不超過器件規(guī)定的溫度有關(guān)。” 他補充說：“更高的電流意味著更高的功耗會產(chǎn)生更多的熱量，這使得設(shè)計一種在系統(tǒng)的指定環(huán)境溫度下提供高電流而又不超過設(shè)備指定結(jié)溫的設(shè)備更具挑戰(zhàn)性。電路設(shè)計的整體效率對在給定電流水平下將發(fā)生的熱量產(chǎn)生重大影響。此外，用于設(shè)備的包裝類型會影響設(shè)備在操作過程中的加熱方式。最后，在系統(tǒng)層面，

設(shè)計通常很困難且有問題，因此需要很好地了解補償控制周期和特定電源管理 IC 的操作。擁有面向設(shè)計的仿真工具有助于加速和簡化 PMIC 解決方案的開發(fā)。

解決方案

電源管理 IC (PMIC) 設(shè)計有用于可穿戴設(shè)備的微功率 SIMO 升降壓 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，可以成為延長電池壽命的有效工具。通過利用整個電池電壓范圍，由于每個輸出都具有降壓-升壓配置的優(yōu)勢，這些轉(zhuǎn)換器可以產(chǎn)生高于、低于或等于輸入電壓的輸出電壓。借助每個輸出的可編程峰值電感電流等特性，可以優(yōu)化設(shè)計的效率、輸出紋波、電磁干擾 (EMI)、PCB 設(shè)計和負載能力之間的平衡。MAX77650 和 MAX77651 PMIC 包括一個集成的 150mA 低壓差穩(wěn)壓器 (LDO)，可為對噪聲敏感的應(yīng)用提供紋波抑制。SIMO 控制方案中的控制器可確保及時處理所有輸出。

圖1：MAX77650框圖

“我們在可穿戴設(shè)備、可聽設(shè)備和低功耗物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的客戶群處于高端技術(shù)和美學(xué)的交匯點。這些是適合日常生活的品牌。Maxim Integrated 移動電源產(chǎn)品線總監(jiān) Karthi Gopalan 表示，隨著全球?qū)?a href="http://www.brongaenegriffin.com/v/" target="_blank">智能 AI 助手、移動生物識別跟蹤和精確定位跟蹤的依賴程度不斷提高，這些市場正在獲得巨大的吸引力。

她補充說：“借助 Maxim Integrated 的低功耗單電感多輸出 (SIMO) PMIC，我們可以為此類空間受限的設(shè)計以最小的外形尺寸提供最高的系統(tǒng)效率。我們的 PMIC 現(xiàn)在可以將解決方案尺寸減半。這可以騰出電路板空間來打包語音命令、支付、GPS 接收器、生物識別、手勢控制、3-D 識別和攝像頭模塊等增值模塊?！?/p>

在汽車應(yīng)用中，PMIC 面臨三個主要挑戰(zhàn)：溫度、資質(zhì)、安全。汽車應(yīng)用必須在 -40 到至少 105 攝氏度之間的環(huán)境溫度范圍內(nèi)運行。因此，半導(dǎo)體器件需要在更寬的溫度范圍內(nèi)具有卓越的性能。

“汽車應(yīng)用需要更高的質(zhì)量水平，以確保在超過十年的使用過程中故障率接近零。這對設(shè)備的設(shè)計、資格要求和測試/篩選都有影響，以確保在汽車的整個生命周期內(nèi)都能達到最高質(zhì)量水平，”Sandoval 說。

在許多汽車應(yīng)用中，存在與安全相關(guān)的元素，即防止故障的能力。該設(shè)備必須能夠管理電氣故障并提供可能的解決方案。“必須在設(shè)備中設(shè)計額外的電路以支持這種類型的功能，從而導(dǎo)致更高的復(fù)雜性和成本，”Sandoval 說。

Dialog 高度集成的 DA913X-A 器件可實現(xiàn)低系統(tǒng) BoM 成本和小解決方案占用空間。這些器件以超過 90% 的效率運行，減少了為包括高級駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 在內(nèi)的各種系統(tǒng)中的大電流軌供電的熱設(shè)計挑戰(zhàn)。

DA913X-A 系列由三個配置為單輸出或雙輸出降壓轉(zhuǎn)換器的器件組成。DA9130-A 用作單通道、兩相降壓轉(zhuǎn)換器，可提供高達 10 A 的輸出電流。DA9131-A 集成了兩個單相降壓轉(zhuǎn)換器，每個可提供高達 5 A 的輸出電流。DA9132-A 還集成了兩個單相降壓轉(zhuǎn)換器，每個都提供高達 3 A 的輸出電流。所有器件的輸入電壓范圍為 2.5 V 至 5.5 V，輸出電壓范圍為 0.3 V 至 1.9 V，使其適用于各種低壓系統(tǒng)。1.9 V 以上的輸出電壓由外部電阻分壓器支持。

圖 2：DA913X-A 框圖