パワーマネジメントICは、常時接続のウェアラブル、IoTデバイスに対応します

多くの機能が組み合わされて、便利なウェアラブルデバイスを作成します。フォームファクター、デザイン、およびエネルギー効率は、正しく機能するだけでなく、快適で魅力的で使いやすいデバイスを実現するために不可欠であり、生産性、健康、ライフスタイルを改善する新しい方法を提供します。常時接続のウェアラブルおよびモノのインターネット（IoT）デバイスの設計者の目標は、フォームファクターを縮小しながら、バッテリーの実行時間を延長することです。これは、小型で高度に統合された電力管理IC（PMIC）で実現できます。

ウェアラブルの光学的検知精度も大きな懸念事項であり、PMICの選択を含むさまざまな技術的要因の影響を受けます。超低電力PMICは、健康アプリケーションの光学測定の感度を最適化する回路アーキテクチャを統合します。新しいPMICは、例として、手首に装着したフォームファクターでの光学センシングの最高感度を可能にし、より正確なバイタルサイン測定を実現します。

近年、流通しているウェアラブルセンサーの数は飛躍的に増加しています。これは、医療費の増加から、健康へのこだわりが特徴のライフスタイルである「健康狂信者」の成長に至るまで、さまざまな要因によるものです。さらに、インターネットのおかげで、消費者は自分の健康に関する情報に簡単かつほぼ無制限にアクセスできるようになりました。ウェアラブル医療分野で信頼性の高いソリューションを設計するには、信頼性の高い電子機器が必要です。ヒアラブルやスマートウォッチなどのデバイスに必要な高機能には、より多くのエネルギー消費が伴います。

より小さく、より薄いパッケージへの継続的な傾向は、今度は、充電を容易にする新世代の統合された電力管理回路を必要とします。リチウムイオン（Li-ion）セルなどのウェアラブル技術に適合する従来のバッテリーは、電力需要の少ないセンサーやその他のウェアラブルデバイスには適している場合がありますが、音声やジェスチャの認識、監視、および検知。

ウェアラブルデバイスのプリント回路基板（PCB）の設計では、材料の選択と電磁両立性要件に準拠した正しいレイアウトの両方について多くの考慮が必要です。ウェアラブルPCBは、より厳密なインピーダンス制御を必要とします。これは、よりクリーンな信号伝搬をもたらすレイアウトの重要な要素です。

PMICアーキテクチャ

一般的なウェアラブルデバイスアーキテクチャには、システムオンチップ（SoC）、メモリ、ディスプレイ、センサー、および電力管理ブロックが含まれます。一般的な電力管理システムには、充電器、さまざまな降圧コンバータ、およびBluetooth / Wi-Fi接続用の低ドロップアウトレギュレータ（LDO）が含まれます。たとえば、スマートウォッチでは、設計上の課題は本質的に消費電力管理とバッテリーのサイジングです。これにはすべて、PMICデバイスの適切な選択が含まれます。

ほとんどのシステムには、充電器と、一般的な回路機能用に調整されたさまざまな出力が必要です。たとえば、マイクロコントローラーや通信プロトコル用の3.3Vおよび1.2V電源バスです。

PMICの高度に構成可能な統合リニアローダーは、幅広いLi-ionバッテリーをサポートし、安全性を高めるためのバッテリー温度監視を備えています。双方向I ² Cインターフェイスを使用すると、設計者はデバイスのステータスを構成および監視できます。 PMICのアーキテクチャには、監視機能を備えたコントローラーも含まれています。

バックコンバーターとブーストコンバーターを備えた電源システムが最も効率的です。低ノイズデバイスには、低電圧、低ドロップアウトのリニアレギュレータが推奨されますが、エネルギー効率が重要な要素になる可能性があります。最適な供給システムは、スイッチング電源の専用使用によって表されます。このアプローチの欠点は、各スイッチにインダクタが必要なため、PCBスペースとウェアラブルデバイスのサイズが大きくなることです。

その結果、この回路には、単一入力、複数出力（SIMO）アーキテクチャを使用してさまざまな電力バスを統合する単一の電力管理ソリューションが必要です。複数の出力を提供することにより、SIMOアプローチは、コントローラーの低いスタンバイ電流とともに、ウェアラブル設計のバッテリー寿命を延ばします。レギュレーターは最小限の損失でエネルギーを提供し、アーキテクチャは部品表を節約しながら一部の重複コンポーネントを排除します。

一例として、マキシム・インテグレーテッドのMAX20310があります。これは、2つのSIMO昇降圧出力と2つのLDO、およびシーケンスコントローラーなどの他の電力管理機能を組み合わせた統合電力管理回路です。リニアレギュレータは、システム周辺機器の非アクティブな負荷を切断できる電源スイッチとしても機能します（図1 ）効率を向上させるため。

図1：MAX20310のブロック図。 （画像：マキシム・インテグレーテッド）