SIMO电源转换器架构如何帮助实现设计目标

爱他们或恨他们，电动滑板车现在已成为世界各地城市城市景观的一部分。这些两轮车不再只是孩子的玩具，它被宣传为连接通勤列车和办公室之间“最后一英里”的有效方式。同样，出租的电动自行车也激增。

电动滑板车和电动自行车配备了导航功能，让他们的租客可以找到最近的可用交通工具。它们只是具有位置跟踪功能的新型移动或可穿戴物联网设备的一个例子。

Gartner 预测，到 2020 年，全球将有204 亿台物联网设备，而 Business Insider 的目标甚至更高，预计到 2025 年，物联网设备将超过 640 亿台。连接到互联网的紧凑型产品包括宠物和人员追踪器、行李箱和防盗小工具。

从电源管理的角度来看，在这些空间受限的产品中设计位置跟踪功能尤其具有挑战性。让我们仔细看看这篇文章中的电源挑战——以及如何克服它们。

广泛的 GNSS 电源要求

任何低功耗应用都会在以下方面面临严峻挑战：

保持紧凑的 PCB 区域

管理散热

延长电池寿命

解决噪音的影响

管理多个电源轨

快速进入市场

将导航功能添加到组合中，您必须根据可用的不同全球导航卫星系统 （GNSS）处理潜在的广泛功率要求。美国使用全球定位系统（GPS），欧洲使用伽利略，日本使用 QZSS，俄罗斯使用 GLONASS。GNSS 卫星广播一条消息（L1 信号），其中包括卫星的识别签名模式、位置以及时间。接收器依靠信号来确定其位置，计算其与至少三个或四个不同卫星的距离。这个过程可能需要几秒钟（在热启动条件下）到几分钟（冷启动）。众所周知，GPS 相当耗电，这与它所设计的低功耗设备相矛盾。

虽然热启动显然是有利的，但我们在此讨论的许多产品的位置跟踪必须相当稳定，这对电池造成了负担。这是一项计算密集型的工作。以下是 Google 软件工程师如何在 Quora 上回答有关智能手机 GPS 和电池使用情况的问题：

“GPS 很昂贵，因为它是一个非常慢的通信通道——您需要以每秒 50 位的速度与三颗或四颗卫星进行长时间的通信。没有像其他通信机制那样的时分，需要在这段时间内为天线供电更糟糕的是，当 GPS 处于开启状态时，系统无法进入睡眠状态。Android 和 iPhone 等移动设备实现其电池寿命很大程度上是因为它们可以积极快速地进入和退出睡眠状态。GPS 阻止了这种情况。”

许多手机同时使用 GLONASS 和 GPS 芯片来提高定位精度。但是，通常情况下，只有在 GPS 信号较差时才会激活 GLONASS——这种方法可以延长手机的电池寿命。

使用更少的大电感

那么，您可以做些什么来降低功耗，同时仍然在紧凑型物联网设备中实现连续、准确的位置跟踪？一些答案在于您的电源转换器架构。与其采用传统的多 DC-DC 解决方案，不如考虑采用单电感器、多输出 （SIMO） 电源转换器架构。通过减少所需的笨重且昂贵的电感器数量，SIMO 架构可节省空间并提高效率，从而延长电池寿命。

Maxim SIMO 产品组合中的最新解决方案之一是MAX77654 超低功耗电源管理 IC，具有一个 SIMO 升降压稳压器、两个低压差稳压器 （LDO） 和一个高度可配置的线性充电器。见图2MAX77654的框图。该器件的升降压稳压器为所有 SIMO 通道提供高达 500mA 的总输出电流和 0.8V 至 5.5V 的输出电压范围。500mA 的输出电流在这里很重要。由于位置跟踪设备旨在通过利用更多卫星来消除盲区，这会产生需要该级别输出电流的计算密集型情况。MAX77654 的其他一些特性使其成为跟踪设备以及可听设备、可穿戴设备和其他紧凑型物联网应用的理想选择：

低功耗（启用 3x SIMO 通道和 2x LDO 时为 6µA）

高效率（在降压模式下高达 91%）

小尺寸（2.79 毫米 x 2.34 毫米 x 0.5 毫米）

图 2. MAX77654 框图。

使用单个部件，您可以覆盖终端设备上的多个导轨。因此，当您计划下一个位置跟踪或其他紧凑型物联网设备时，请考虑 SIMO 电源转换器架构如何帮助您实现设计目标。

审核编辑：郭婷