Nordic 전력 관리 IC를 통해 부품 수가 적고 코드가 없는 구성 실현

새로운 충전식 무선 응용 제품의 설계 요구 사항은 간단합니다. 장치 작동 시간을 늘리고 더 많은 기능을 탑재하면 됩니다. 성능과 전력 사이의 적절한 균형을 달성하려면 일반적으로 부품 선택, 하드웨어 및 소프트웨어 문제 중재 등 다양한 트레이드 오프를 맞춰야 합니다.

Nordic Semiconductor는 지능형 시스템 관리 기능을 통합하여 여러 이산 소자 부품이나 코드 없는 구성이 필요하지 않은 전력 관리 집적 회로(PMIC)를 통해 이러한 문제를 간소화하고자 합니다.

Nordic의 nPM1300 계열은 웨어러블, 핸드헬드 엔터테인먼트 장치, IoT 센서, 개인용 의료 장비와 같은 응용 제품을 위한 다양한 Nordic 및 타사 호스트 장치를 지원하는 다목적 통합 PMIC입니다.

PMIC 포트폴리오는 최대 800mA를 충전하고 최대 500mA의 가변 정격 전압을 공급하는 충전기를 포함합니다. 또한 이 IC에는 구성 가능한 이중 모드 벅 조정기 2개와 스위치 또는 선형 전압 조정기로 작동할 수 있는 이중 목적 50mA LDO/100mA 부하 스위치 2개 등 개별적으로 제어 가능한 4개의 전력 레일이 통합되어 있습니다.

또한 nPM1300에는 호스트 장치에서 배터리 온도, 전압, 전류를 읽을 수 있는 연료 게이지가 포함되어 있습니다. 설계자는 매우 낮은 전력 소비로 쿨롱 카운터에 필적하는 충전 상태 예측 기능을 활용할 수 있습니다.

8개 칩 통합

기타 통합 기능으로는 시스템 레벨 감시 및 하드 리셋이 있습니다. Nordic의 설명에 따르면, PMIC를 사용하는 제품 설계자는 일반적으로 BLE(Bluetooth 저에너지) 내장형 설계에서 이산 소자 부품으로 구현되는 8개의 칩과 추가 부품 기능을 하나의 콤팩트한 패키지로 통합할 수 있습니다.

온보드 충전기는 리튬 이온, 리튬 폴리머 또는 리튬 인산철(LiFePO4) 배터리를 충전할 수 있습니다. VBAT 핀에 연결된 배터리 팩에는 과전압 보호, 저전압 보호, 과전류 방전 보호, 과열로부터 보호하는 열 퓨즈(NTC 서미스터가 없는 경우)를 위한 회로망이 포함되어 있어야 합니다. nPM1300 라인은 전력 및 데이터 통신을 위한 USB-C도 지원합니다.

nPM1300-CAAA-R(그림 1)은 3.1mm x 2.4mm WLCSP 패키지로 제공됩니다. nPM1300-QEAA-R7과 같은 다른 제품은 5mm x 5mm QFN32 패키지로 제공됩니다.

그림 1: Nordic Semiconductors의 nPM1300 전력 관리 IC (이미지 출처: Nordic Semiconductor)

nPM1300 구성

설계자는 Nordic이 nRF Connect 데스크톱 소프트웨어에서 제공하는 nPM PowerUp 앱의 GUI를 사용하여 nPM1300의 모든 설정을 구성할 수 있습니다. 구성 후 설정을 코드로 내보내 MCU의 응용 제품에서 구현할 수 있습니다.

이 구성 앱은 nPM1300을 쉽게 평가하고 구현할 수 있도록 지원하는 Nordic의 nPM1300-EK 평가 기판(그림 2)에도 사용할 수 있습니다. 평가 기판의 핀(수) 헤더는 모든 nPM1300 PMIC 연결 및 외부 테스트 장비에 액세스할 수 있으며, 3개의 LED와 4개의 푸시 버튼이 nPM1300 PMIC의 GPIO 및 LED 구동기 기능을 평가하기 위해 구현되어 있습니다.

그림 2: nPM1300 전력 관리 IC를 쉽게 구성하고 구현할 수 있는 nPM1300-EK 기판 (이미지 출처: Nordic Semiconductor)

또한 Nordic은 배터리 프로파일링 중에 정전류 싱크 장치로 작동하는 nPM-FG 연료 게이지 기판 확장도 제공합니다. PMIC, 구성 소프트웨어, 평가 키트 및 연료 게이지 기판 확장을 사용하여 전원을 프로파일링하고 일반적으로 ±3% 미만의 오차로 안정적이고 정밀한 충전 상태 예측을 제공하는 모델을 개발할 수 있습니다.

nPM PowerUP 생성 배터리 모델을 내보내 Nordic의 연료 게이지 알고리즘을 이용하는 모든 응용 제품에서 사용할 수 있습니다. 이 알고리즘은 대부분의 Nordic 호스트에서 실행될 수 있으며 다른 타사 SoC와 호환됩니다.

결론

배터리로 작동하는 새로운 장치를 개발하는 과제를 해결하기 위해 제품 설계자는 작은 패키지에 많은 기능과 특징을 담아야 합니다. Nordic Semiconductor의 nPM1300 라인은 긴 수명, 소형 폼 팩터를 갖춘 고성능 시스템을 설계하기 위한 강력한 다목적 전력 관리 기능을 제공합니다. Nordic의 PMIC는 다양한 전력 및 시스템 관리 기능을 포함하고 있으며, 설계자는 평가 기판과 소프트웨어 도구를 통해 충전식 응용 제품을 구성하고 최적화할 수 있습니다.