如何为您的可穿戴设备和物联网设计延长20%的电池寿命

当您依靠智能手表来管理约会、查看消息和跟踪健康参数时，您会希望设备在每次充电过程中都能可靠地运行。不得不比您预期的更频繁地争先恐后地使用充电器是一件麻烦事——尤其是在您外出时。然而，与任何低功耗电子产品一样，该设备的紧凑外形将限制其电池容量。

您如何设计可穿戴、耳戴式或其他空间受限的物联网产品，以提供消费者期望的丰富功能和较长的电池寿命？

除了智能手表，耳塞、GPS追踪器、婴儿监视器和其他低功耗物联网设备都面临着类似的设计挑战：

空间限制

对散热敏感，特别是因为其中许多设备与皮肤直接接触

较长的播放时间预期

低噪音流量

对手势和语音控制以及支付处理等增值功能的需求，推动了设计中对额外电源轨的需求

快速上市

这些挑战需要独特的电源管理解决方案，例如基于单电感多输出 （SIMO） 降压-升压架构的电源管理 IC （PMIC）。传统的开关稳压器拓扑要求每个输出都有一个单独的电感器，而SIMO PMIC提供了一个支持三个输出通道的电感器。正如 Mital 所解释的那样，每当输出通道的电压低于指定的阈值时，都会引发一个标志，指示需要维修该通道。控制器在电感中构建能量，直到电感电流符合编程的电流限值，然后将该能量传输到输出电容器中。不必按任何定义的顺序为通道提供服务。负载能力是所有输出的所有电流的总和。

作为解决小型低功耗物联网设计设计挑战的SIMO PMIC示例，Mital重点介绍了MAX77654。MAX77654为超低功耗PMIC，具有SIMO降压-升压、两个带纹波抑制功能的100mA LDO，以及用于小型Li+电池的电源路径充电器。Mital解释了PMIC如何为真无线立体声（TWS）耳塞提供“一站式电源解决方案”。这种耳塞非常先进，通常具有用于主动降噪的附加麦克风、生物识别传感器和微小外形的实时语言翻译。“分立式或半分立式电源解决方案很难满足这些要求，”Mital说。

TWS耳塞系统需要提供较长的电池寿命，在较小的PCB尺寸中支持多个高效电源轨，并拥有不影响音频性能的电源音频模块。SIMO PMIC如MAX77654可满足这些需求。该器件在 V 时提供 91% 的效率外（1.8V），在 0.3mm 中仅具有 6.29μA 关断电流和 7μA 工作电流2总解决方案大小。该器件已证明能够为超低噪声音频编解码器供电，在不影响音频质量的情况下将电池寿命延长多达 20%。

智能眼镜由微控制器、振动电机、蓝牙和多个摄像头组成，所有这些都位于框架手柄上的薄 PCB 条上。SIMO PMIC如MAX17270 nanoPower SIMO降压-升压转换器可与LDO串联作为效率升压器，为眼镜摄像头模块的三轨供电（串行通信为1.2V，数字逻辑为1.8V，模拟电路为2.5V）。而分立方法需要三个降压稳压器、三个电感器、一个LDO和15个电容器（24.59mm中有<>个元件）2解决方案尺寸），MAX17270方案只需要一个器件、一个LDO、一个电感和10个电容（13.68mm内有<>个元件）2解决方案大小）。

智能眼镜的图像质量取决于相机电源的纹波。为了减少输出电压纹波，Wong指出，可编程电感电流限制功能使SIMO输出到对非常低纹波（<20mVp-p）敏感的电源轨。电感峰值电流限值可通过 I 更改2C将输出电流纹波降低到20mV以下，他解释说。

如果您正在寻找一种占用空间小、外部元件更少且可以高效延长电池寿命的电源解决方案，请评估SIMO PMIC。

审核编辑：郭婷