提前应对电动滑板车、电动自行车和其他位置跟踪物联网设计的电力挑战

电动滑板车和电动自行车配备了导航功能，可以让租客找到最近的可用骑行。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。

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。

广泛的全球导航卫星系统功率要求

任何低功耗应用在以下方面都面临着严峻的挑战：

保持紧凑的印刷电路板区域

管理散热

延长电池寿命

应对噪音的影响

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）处理潜在的各种功率要求。全球定位系统（GPS）在美国使用，而欧洲有伽利略，日本有QZSS，俄罗斯有GLONASS。GNSS 卫星广播一条消息（L1 信号），其中包括卫星的识别特征模式、位置以及时间。接收器依靠信号来确定其位置，计算其与至少三到四颗不同卫星的距离。此过程可能需要几秒钟（在热启动条件下）到几分钟（冷启动）不等。众所周知，GPS相当耗电，这使得它与它被设计的低功耗设备不一致。

虽然热启动显然是有利的，但我们在这里讨论的许多产品的位置跟踪必须相当恒定地对电池造成压力。这是一项计算密集型工作。以下是Google软件工程师如何回答有关Quora智能手机中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 - 你需要以每秒50比特的速度与三到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间划分，因此需要在任何通信期间为天线供电。更糟糕的是，当 GPS 打开时，系统无法进入睡眠状态。Android和iPhone等移动设备之所以能够实现电池寿命，主要是因为它们可以积极快速地进入和退出睡眠状态。GPS可以防止这种情况发生。

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，GLONASS仅在GPS信号较差时才激活 - 这种方法可以保留手机的电池寿命。

使用体积更小的电感器

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，不如考虑单电感、多输出 （SIMO） 电源转换器架构。通过减少所需的笨重和昂贵的电感器数量，SIMO架构可节省空间并提高效率，从而延长电池寿命。

MAX77654超低功耗电源管理IC是Maxim的SIMO产品组合中最新的解决方案之一，具有SIMO降压-升压稳压器、两个低压差稳压器（LDO）和高度可配置的线性充电器。MAX2的框图参见图77654。该器件的降压-升压稳压器为所有 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的输出电流在这里需要强调。由于位置跟踪设备旨在通过利用更多卫星来消除盲区，这会产生更加计算密集型的情况，需要该水平的输出电流。MAX77654还具有其他特性，非常适合跟踪设备、耳戴式设备、可穿戴设备和其它紧凑型物联网应用：

低功耗（使能 6 个 SIMO 通道和 3 个 LDO 时为 2μA）

高效率（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原理框图

使用单个部件，您可以覆盖终端设备上的多个导轨。因此，在规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