2017년 12월 16일 토요일

P 보도자료

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히어러블 용 극소형 PMIC를 사용해서 배터리 시간 연장

히어러블(hearable)이 컨슈머 시장의 다음 주자로 부상하고 있다. 히어러블은 사운드 제어 잡음 제거 음성 증폭 심지어는 실시간 언어 번역까지 적용해서 청취와 이해를 향상시키는 기기들을 통칭하는 것이다. 앞으로 이러한 인이어 마이크로 컴퓨터는 보청기와 기타 청취 기기들 이외에도 훨씬 더 다양한 것들을 포함할 것이다. 히어러블에 관한 개발이 진행됨으로써 이미 심박 모니터링과 여타 생체 지표의 측정 동작 추적 개인 식별 같은 것까지도 가능하게 되었다.

글: 크리스틴 영 최원옥 부장/ Maxim Integrated
 
히어러블 애플리케이션을 설계할 때 가장 어려운 점은 극히 제약적인 폼팩터일 것이다. 이어버드(earbud) 같은 경우를 보자. 이어버드는 엄지손톱보다 작은 크기인데 그러면서도 풍부한 사운드와 긴 배터리 시간이 요구된다. 그 밖에도 다음과 같은 요구들을 충족해야 한다.

   •  효율적인 전력 관리
   •  더 많은 메모리
   •  더 빠른 프로세싱
   •  더 높은 정확도
   •  높은 기능 통합
   •  낮은 BOM(bill of materials) 비용 

히어러블 디자인으로 전력 및 배터리 관리가 어려운 것은 당연하다. 히어러블은 극소형 배터리만을 지원할 수 있으므로 기기가 갑자기 꺼져버리는 것을 방지하기 위해서는 배터리 시간을 예측하고 극대화하기 위해서 아주 정확한 배터리 잔량 계산을 필요로 한다. 이러한 배터리 관리 용으로 Maxim은 정확도가 우수한 ModelGauge 배터리 잔량 계산 IC 제품들을 제공한다. 이들 IC 제품은 전류 검출 저항과 여타 외부 소자를 필요로 하지 않으므로 비용과 공간을 절약할 수 있다.
 
전력 관리를 위해서는 회로가 컴팩트해야 하고 효율이 우수해야 하고 정지 전류가 낮아야 한다. 또한 다중의 배터리 타입을 지원해야 하고 다양한 회로 블록 용으로 필요로 하는 다양한 레일들을 제공할 수 있어야 한다. 또한 극히 소형인 폼팩터를 고려했을 때 히어러블 용으로 이상적인 전원 관리 IC(PMIC)는 레귤레이션과 충전을 비롯한 다중의 기능들을 통합해야 한다. 전체적인 범위(최대로 충전된 상태에서부터 고갈된 상태까지)에 걸쳐서 다양한 배터리 타입을 지원하기 위해서는 넓은 입력 전압 범위가 필수적으로 요구된다. 또한 PMIC로 별도의 레귤레이터를 포함함으로써 특정한 시스템 필요에 적합한 개별 전원 레일들을 제공할 수 있으므로 솔루션 효율을 향상시킬 수 있다.
 

제약적인 크기를 고려했을 히어러블 용의 PMIC 저전력이고 효율이 높고 크기가 작아야 한다.
 
공간 제약적인 디자인 용의 새로운 PMIC
Maxim은 히어러블 웨어러블 여타의 공간 제약적 IoT 애플리케이션 용으로 2개의 새로운 극저전력 PMIC 제품을 출시했다. 특히 이들 제품은 리튬이온 배터리 용으로 적합하다. MAX77650과 MAX77651 PMIC는 5.912mm2공간으로 레귤레이터 차저 LED 지시기 용의 전류 레귤레이터를 통합하였다. 이것은 기존 디스크리트 솔루션의 절반 미만의 크기이다. 리튬이온 배터리를 사용하는 제품 용의 대부분 PMIC는 추가적인 디스크리트 소자들을 사용해야 한다. 이들 PMIC의 차별화되는 점은 단일 인덕터 다중 출력(SIMO) 벅-부스트 레귤레이터이다. 이들 SIMO 레귤레이터가 단일 인덕터로 3개의 개별적으로 프로그램 가능한 전원 레일 150mA LDO 레귤레이터 3개 전류 싱크 드라이버를 제공하므로 전체적인 부품 수를 줄이고 보드 공간을 절약할 수 있다. 또한 이들 IC 제품은 다음과 같은 특징을 들 수 있다:

   •  극히 낮은 대기 전력: 0.3mA 동작 전류는 5.6mA
   •  높은 효율: 3출력 SIMO 채널 및 LDO가 리튬이온 배터리 시간 연장
   •  솔루션 크기 소형화: 다중채널 SIMO 레귤레이터를 포함함으로써 부품 수 최소화 

이러한 구성의 레귤레이터들이 극히 정확한 전력 레귤레이션을 제공하고 높은 효율로 리튬이온 배터리 시간을 연장하고 낭비되는 전력으로 인한 열 발생을 줄인다. 또한 유연성과 사용 편의성을 높이는 점으로서 각기 출력이 자동으로 벅 부스트 벅-부스트 동작 모드를 취한다. 또한 다음과 같은 측면들이 모두 프로그램 가능하다:

   •  VOUT을 0.8V~5.5V로 프로그램 가능
   •  피크 인덕터 전류 프로그램 가능
   •  파워업/파워다운 시퀀싱 프로그램 가능 

또한 MAX77650MAX77651은 저전력 선형 차저를 포함함으로써 소형 배터리를 사용한 디자인으로 안전한 충전을 할 수 있다. 차저는 다음과 같은 특징을 들 수 있다:

   •  7.5mA부터 300mA까지 프로그램 가능한 급속 충전 전류
   •  최저 0.375mA까지 정확한 종료 전류
   •  배터리 레귤레이션 전압을 3.6V부터 4.6V까지로 프로그램 가능 

PMIC 제품 모두 평가 키트를 제공하므로 이를 사용해서 차세대 히어러블 디자인을 빠르게 평가하고 개발할 수 있다.