Aufwärtswandler

Boost-Faktoren bis zu 100:1

22. August 2019, 10:05 Uhr | Iris Stroh

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Maxim Integrated

PMIC mit optimiertem Buck-Boost-Regler

Die neueste Entwicklung von Maxim Integrated im Wandlerbereich ist der im Januar 2019 ankündigte MAX20345, ein Ultra-Low-Power-PMIC, der mit einem Buck-Boost-Regler ausgestattet ist und sich für eine präzise optische Herzfrequenz- und SpO2-Messung für Wearables und das IoT besonders gut eignet. Der stromsparende Baustein integriert ein Ladegerät für Lithium-Ionen-Akkus und kommt erstmalig mit einer Architektur auf den Markt, die die Empfindlichkeit optischer Messungen für tragbare Fitness- und Gesundheitsanwendungen optimiert.

Bei Wearables wird die Genauigkeit der optischen Abtastung durch eine Vielzahl von biologischen, bei jedem Benutzer einzigartigen Faktoren beeinflusst. Die Entwickler haben sich bemüht, die Empfindlichkeit optischer Systeme, insbesondere den Signal-Rausch-Abstand (SNR), zu erhöhen, um ein breiteres Spektrum von Anwendungsfällen abzudecken. In tragbaren Anwendungen werden herkömmliche Regler mit niedrigem Ruhestrom bevorzugt. Diese erfordern allerdings Kompromisse, die den SNR am Handgelenk verschlechtern. Hierzu zählen beispielsweise hohe Amplitudenschwankungen, niederfrequentes Brummen und lange Einschwingzeiten. Um diese Nachteile zu überwinden, haben sich einige Entwickler für Alternativen mit hohem Ruhestrom entschieden. Sie müssen sich jedoch mit einer höheren Stromaufnahme auseinandersetzen, die die Akkulaufzeit reduziert oder eine größere Batterie erfordert. Der MAX20345 verfügt über einen völlig neuen Buck-Boost-Regler mit einer innovativen Architektur, die für hochpräzise Herzfrequenz-, Blut-Sauerstoff- (SpO2) und andere optische Messungen optimiert ist. Der Regler liefert den gewünschten niedrigen Ruhestrom ohne die Nachteile, die den Signal-Rausch-Abstand verschlechtern. Als Ergebnis kann, abhängig von den Messbedingungen, ein um bis zu 7 dB besserer SNR in der Schaltung erreicht werden.

Der MAX20345 ist der neueste in einer Reihe von Ultra-Low-Power-PMICs für kleine Wearables und IoT-Geräte, die die Effizienz steigern, ohne die Akkulaufzeit zu beeinträchtigen. Um diese Anforderungen zu erfüllen, integriert der MAX20345 ein Lithium-Ionen-Ladegerät, sechs Spannungsregler mit jeweils extrem niedrigem Ruhestrom, drei nanoPower-Bucks (typisch 900 nA) und drei LDO-Regler mit extrem niedrigem Ruhestrom (typisch 550 nA). Zwei Lastschalter ermöglichen durch das Abkoppeln der Systemperipherie eine Minimierung des Batterieverbrauchs. Sowohl der Buck-Boost- als auch der Buck-Regler unterstützen Dynamic Voltage Scaling (DVS) und bieten zusätzliche Energiesparmöglichkeiten, wenn niedrigere Spannungen unter günstigen Bedingungen eingesetzt werden können. Der MAX20345 ist in einem 3,37 mm × 3,05 mm großen Wafer-Level-Package (WLP) mit 56 Bumps und 0,4 mm Pitch erhältlich.

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