小尺寸、低功耗可穿戴设备PMIC盘点

近年来5G、IoT、AI等底层技术飞速发展，彻底激活了整个消费电子市场，可穿戴设备市场发展势头强劲。据IDC数据统计显示，2021年第二季度全球可穿戴设备出货量达到1.142亿件，同比增长32.3%。  目前市场上的可穿戴设备主要是以智能手表、智能手环、真无线耳机、智能眼镜等为主，他们的共同特点就是体积偏小型化、系统高度复杂，池容量大的小无法保证、功耗要求提高。根据设备体积的大小，电池容量一般在几十毫安到几百毫安不等。因此，对可穿戴设备电源管理芯片的转换效率要求不断提高，以满足更低功耗的长时间续航。  

可穿戴设备的电源管理芯片设计关键

 

多功能化，现在很多设备都是朝着智能化发展，新功能不断的加入，系统能耗提高，现电源管理芯片的需求已不仅仅局限于电流、电压、温度监测这些功能，对电源的诊断、可控的电流、电压输出，这些新功能的加入才能满足于更智能化可穿戴设备。  小型化，由于可穿戴设备体积通常较小，为了满足长时间续航要求，电池已经尽可能的往最大化设计，扣除电池空间后，设备内部空间狭小，因此电源管理芯片在设计时应尽量减少外围电路元器件数量，封装往小型化设计，缩小空间占空比。  低功耗、高转换效率，电子设备功能增加的同时，能耗也随之增加，加之电池容量小续航时间短的问题，只有提高转换效率和降低功耗，问题才能得以缓解。  总的来说，为了使可穿戴设备能够长时间运行，在电源管理芯片方面，应设计高效的电源管理和小巧的体积， 降低功率能耗，减小空间占比，以满足主流市场的需求。  

ADI微小尺寸可穿戴PMIC

 

ADI全球第二大模拟芯片供应商，仅次于TI，在电池管理芯片领域不断创新。电源管理芯片是电子设备的核心，直接影响着整个供电系统和产品性能。近日，ADI推出了新款用于可穿戴设备的电源管理芯片MAX77659。  MAX77659是一款高度集成的单电感多输出（SIMO）电源管理芯片，具有高效和低功耗的特点，还可在充电方案中应用，与传统充电速率相比提高近4倍的充电速度。这款芯片内置了一个双输入的SIMO升降压控制器，提供了一个充电通道和三个可独立编程的通道，其中这几个通道共用一个电感，减小芯片整体体积。100mA的LDO可对纹波进行调制，同时LDO也可以充当负载开关使用，以便在闲置状态时于外部模块断开连接降低功耗。该芯片还集成了两个支持输入、输出的GPIO口和一个模拟多路复用器，可将多个内部电压、电流信号向外部传输，方便外部数模转化器对电流、电压的实时监控。双向I2C 串行接口可对设备的状态进项监测和配置，内部开/关控制器为监测模块提供受控启动序列，并在监测模块启用时进行监测。  MAX77659通过调节器的控制，在满载情况下效率最高可达91%，在轻载的情况下静态电流为5μA，该芯片还可通过裕量控制降低压降减少热损耗。MAX77659采用了WLP封装工艺，规格大小为2.55mm*2.37mm*0.5mm，整体体积非常小，在内部空间紧凑型的可穿戴设备中使用绰绰有余。据ADI官方表示，MAX77659采用单电感为多电源轨供电的方式，能够节省60%的元器件和减小50%的方案尺寸。  

NXP 低功耗 小尺寸 PF1550 PMIC

 

NXP早年间就着手于可穿戴设备的产业布局，公司产品在可穿戴领域涵盖了MCU、应用处理器、传感器、PMIC等，不断朝着低能耗、智能化、小型化发展。NXP还专为i.MX 6UL/i.MX 7ULP应用于可穿戴设备的处理器设计了专用的PIMC PF1550/PF1510。
 PF1550是NXP应用于可穿戴设备的一款低功耗电源管理芯片。PF1550芯片集成了电压为1A的单节锂电池充电模块和多路电源输出，其中包括三路低压差线性稳压电路（LDO），三路降压电路（BUCK）、一路RTC电路和一路DDR参考电压电路。这八路输出电路最高输出功率为18W，可满足可穿戴设备的用电需求。并且还以也通过配置OTP调整上下电时序、电压。  PF1550支持DVS功能，最低静态电流为450nA，BUCK电路最大输出电流可达1A，并且该芯片还支持PFM、ASP、PWM多模切换的功能，实现单路最高效率达90%。VSNVS还能提供3V 2mA电源为RTC供电。PF1550内置了充电模块，通过USB可出入5V/1A电源为锂电池充电，充电单元还能进行电池温度检测，对检测结果分析、判断是都需要调制充电电流、电压。该芯片采用QFN封装，规格为5mm*5mm，与ADI的MAX77659相比整体积大了一倍。  

TI TPS65023B 小尺寸 PMIC

 

TPS65023B是TI设计的一款配合i.MX7处理器使用的电源管理芯片，可在多通道，单节电池供电方案中应用。芯片部内部集成了三个降压转换器，通过串行口可对电压进行实时控制，以满足系统低能耗的需求，在轻载状态下可自行切换进入低功耗模式，将效率在最宽的负载范围内达到最高。  TPS65023B还集成了两个200mAde LDO稳定器，通过DEFLOD口对两路LDO输出的电压进行调制输出不一样的电压。该芯片最高效率可达95%，可在－40℃~85摄氏度的环境温度下工作，采用了40Pin的WQFN封装，封装尺寸为5.0mm*5.0mm。TPS65023B电源管理芯片可应用于可穿戴设备、数码媒体播放器、数码相机等设备中。  

总结

 

电源管理芯片相当于电子设备的“心脏”，性能的好坏与电子设备的性能和可靠性直接挂钩。目前可穿戴设备发展前景巨大，低功耗、高效、集成高、小型化已成为电源管理芯片发展的主要趋势。