SIMO電源轉換器架構如何幫助實現設計目標

愛他們或恨他們，電動滑板車現在已成為世界各地城市城市景觀的一部分。這些兩輪車不再只是孩子的玩具，它被宣傳為連接通勤列車和辦公室之間“最后一英里”的有效方式。同樣，出租的電動自行車也激增。

電動滑板車和電動自行車配備了導航功能，讓他們的租客可以找到最近的可用交通工具。它們只是具有位置跟蹤功能的新型移動或可穿戴物聯網設備的一個例子。

Gartner 預測，到 2020 年，全球將有204 億臺物聯網設備，而 Business Insider 的目標甚至更高，預計到 2025 年，物聯網設備將超過 640 億臺。連接到互聯網的緊湊型產品包括寵物和人員追蹤器、行李箱和防盜小工具。

從電源管理的角度來看，在這些空間受限的產品中設計位置跟蹤功能尤其具有挑戰(zhàn)性。讓我們仔細看看這篇文章中的電源挑戰(zhàn)——以及如何克服它們。

廣泛的 GNSS 電源要求

任何低功耗應用都會在以下方面面臨嚴峻挑戰(zhàn)：

保持緊湊的 PCB 區(qū)域

管理散熱

延長電池壽命

解決噪音的影響

管理多個電源軌

快速進入市場

將導航功能添加到組合中，您必須根據可用的不同全球導航衛(wèi)星系統 （GNSS）處理潛在的廣泛功率要求。美國使用全球定位系統（GPS），歐洲使用伽利略，日本使用 QZSS，俄羅斯使用 GLONASS。GNSS 衛(wèi)星廣播一條消息（L1 信號），其中包括衛(wèi)星的識別簽名模式、位置以及時間。接收器依靠信號來確定其位置，計算其與至少三個或四個不同衛(wèi)星的距離。這個過程可能需要幾秒鐘（在熱啟動條件下）到幾分鐘（冷啟動）。眾所周知，GPS 相當耗電，這與它所設計的低功耗設備相矛盾。

雖然熱啟動顯然是有利的，但我們在此討論的許多產品的位置跟蹤必須相當穩(wěn)定，這對電池造成了負擔。這是一項計算密集型的工作。以下是 Google 軟件工程師如何在 Quora 上回答有關智能手機 GPS 和電池使用情況的問題：

“GPS 很昂貴，因為它是一個非常慢的通信通道——您需要以每秒 50 位的速度與三顆或四顆衛(wèi)星進行長時間的通信。沒有像其他通信機制那樣的時分，需要在這段時間內為天線供電更糟糕的是，當 GPS 處于開啟狀態(tài)時，系統無法進入睡眠狀態(tài)。Android 和 iPhone 等移動設備實現其電池壽命很大程度上是因為它們可以積極快速地進入和退出睡眠狀態(tài)。GPS 阻止了這種情況?！?/p>

許多手機同時使用 GLONASS 和 GPS 芯片來提高定位精度。但是，通常情況下，只有在 GPS 信號較差時才會激活 GLONASS——這種方法可以延長手機的電池壽命。

使用更少的大電感

那么，您可以做些什么來降低功耗，同時仍然在緊湊型物聯網設備中實現連續(xù)、準確的位置跟蹤？一些答案在于您的電源轉換器架構。與其采用傳統的多 DC-DC 解決方案，不如考慮采用單電感器、多輸出 （SIMO） 電源轉換器架構。通過減少所需的笨重且昂貴的電感器數量，SIMO 架構可節(jié)省空間并提高效率，從而延長電池壽命。

Maxim SIMO 產品組合中的最新解決方案之一是MAX77654 超低功耗電源管理 IC，具有一個 SIMO 升降壓穩(wěn)壓器、兩個低壓差穩(wěn)壓器 （LDO） 和一個高度可配置的線性充電器。見圖2MAX77654的框圖。該器件的升降壓穩(wěn)壓器為所有 SIMO 通道提供高達 500mA 的總輸出電流和 0.8V 至 5.5V 的輸出電壓范圍。500mA 的輸出電流在這里很重要。由于位置跟蹤設備旨在通過利用更多衛(wèi)星來消除盲區(qū)，這會產生需要該級別輸出電流的計算密集型情況。MAX77654 的其他一些特性使其成為跟蹤設備以及可聽設備、可穿戴設備和其他緊湊型物聯網應用的理想選擇：

低功耗（啟用 3x SIMO 通道和 2x LDO 時為 6μA）

高效率（在降壓模式下高達 91%）

小尺寸（2.79 毫米 x 2.34 毫米 x 0.5 毫米）

圖 2. MAX77654 框圖。

使用單個部件，您可以覆蓋終端設備上的多個導軌。因此，當您計劃下一個位置跟蹤或其他緊湊型物聯網設備時，請考慮 SIMO 電源轉換器架構如何幫助您實現設計目標。

審核編輯：郭婷