电源管理 IC 服务于永远在线的可穿戴设备、物联网设备

许多功能共同构成了一个有用的可穿戴设备。外形、设计和能源效率对于实现不仅能正确完成工作而且舒适、有吸引力且易于使用的设备至关重要，为提高我们的生产力、健康和生活方式提供了新的方法。始终在线的可穿戴设备和物联网 (IoT) 设备的设计人员的目标是在缩小外形尺寸的同时延长电池运行时间，这可以通过高度集成的微型电源管理 IC (PMIC) 来实现。

可穿戴设备中的光学传感精度也是一个大问题，它受到多种技术因素的影响，包括 PMIC 的选择。超低功耗 PMIC 集成电路架构，可优化健康应用的光学测量灵敏度。例如，新型 PMIC 可为腕戴式外形尺寸的光学传感提供最高灵敏度，从而实现更准确的生命体征测量。

近年来，流通中的可穿戴传感器的数量呈指数增长。这是由于各种因素造成的，从医疗保健费用的增加到“健康狂热者”的增长——一种以对健康着迷的生活方式。此外，多亏了互联网，消费者现在可以轻松且几乎无限制地访问有关其健康的信息。在可穿戴医疗领域设计可靠的解决方案需要可靠的电子设备。耳戴式设备和智能手表等设备所需的高功能涉及更高的能源消耗。

反过来，封装更小更薄的持续趋势需要新一代集成电源管理电路来促进充电。适合可穿戴技术的传统电池，例如锂离子 (Li-ion) 电池，可能适用于传感器和其他低功率需求的可穿戴设备，但它们难以跟上最高性能的可穿戴要求，例如语音和手势识别、监控和传感。

可穿戴设备的印刷电路板 (PCB) 设计需要在材料选择和符合电磁兼容性要求的正确布局方面进行大量考虑。可穿戴 PCB 需要更紧密的阻抗控制，这是布局的基本要素，可实现更清晰的信号传播。

PMIC 架构

典型的可穿戴设备架构包括片上系统 (SoC)、内存、显示器、传感器和电源管理模块。典型的电源管理系统包括充电器、各种降压转换器和用于蓝牙/Wi-Fi 连接的低压降稳压器 (LDO)。例如，在智能手表中，设计挑战本质上是耗散管理和电池大小。 All of this involves an appropriate selection of PMIC devices.

大多数系统都需要充电器和各种针对常见电路功能进行调节的输出——例如，用于微控制器和通信协议的 3.3V 和 1.2V 电源总线。

PMIC 中高度可配置的集成线性加载器支持各种锂离子电池，并包括电池温度监控以提高安全性。一个双向的 I ² C 接口允许设计人员配置和监控设备状态。 PMIC 的架构还包括一个具有监督功能的控制器。

具有降压和升压转换器的电源系统效率最高。低电压、低压差线性稳压器是低噪声设备的首选，但能效可能是一个关键因素。最佳供电系统的代表是专用开关电源。这种方法的缺点是每个开关都需要一个电感，从而增加了PCB空间和可穿戴设备的尺寸。

因此，该电路需要一个单一的电源管理解决方案，使用单输入多输出 (SIMO) 架构集成各种电源总线。通过提供多个输出，SIMO 方法与控制器的低待机电流一起延长了可穿戴设计的电池寿命。稳压器以最小的损失提供能量，该架构消除了一些重复的组件，同时节省了材料清单。

一个例子是 Maxim Integrated 的 MAX20310，这是一种集成电源管理电路，它结合了两个 SIMO 降压-升压输出和两个 LDO 以及其他电源管理功能，例如排序控制器。线性稳压器还可以用作电源开关，可以断开系统外围设备的非活动负载（ 图 1 ) 以提高效率。

图 1：MAX20310 的框图。 （图片：Maxim Integrated）