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安富利与Maxim力推电源设计、电池管理完整方案

  • 孙昌华台北

随着智能赋能生活到来,电子产品的运算能力愈来愈强,连带在高功率、超低电流等方面的需求不断增多,迫使电源管理技术被赋予更高弹性、更高性能等严苛要求。影响所及,举凡超低功耗、高安全性、快速开发、性能优化等相关技术,都成为电子产品研发设计过程的重要关键。

为此,安富利偕同Maxim于日前举办「打造高性能电源管理解决方案」在线研讨会,期望协助广大的工程师理解更多智能化趋势下的电源管理技术应用。其间带来几个实用主题,包含单组与多组先进电源管理、先进Type-C充电与电池管理解决方案,及智能可携音频放大器,带领听众一次掌握三大热门趋势。

丰富PMIC及升降压IC  满足多元电源管理需求

Maxim资深应用工程师赖育圣首先登场,介绍Maxim在移动电源装置的应用。他强调Maxim在此部分拥有完整产品线,涵盖充电器或电池计量IC,用于电源转换的Multi-Functions PMIC或SIMO PMIC,及升降压IC。多数客户对于移动电源装置,皆有轻薄短小、待机时间长、高效率等期待,这些都是Maxim的产品发展方向。

赖育圣依序介绍多款重点产品,首先谈到SIMO PMIC。「SIMO」意指Single Input, Multiple Output;而SIMO PMIC是Buck-Boost架构,堪称是最能协助客户简化设计的关键方案。

Maxim SIMO PMIC不仅内建Charger,也包括3路Buck-Boost Regulator,还有LDO、GPIO等等,凭一颗IC达到分离式方案的所有功能;不仅简化设计,且效率高于传统分离式方案,亦大幅缩PCB面积。

值得一提,Maxim推出全新SIMO PMIC IC「MAX77655」,一颗电感有4个输出电压,4路合计最多达700mA,最高效率91%,尺寸甚小,极适合如真无线蓝牙耳机(TWS)等具空间顾虑的应用。

赖育圣接着介绍分离式PMIC方案。他强调因Maxim聚焦电池应用,所以最低工作电压都可做到2点多V;另外Maxim提供Multi Channels的PMIC,适合于CPU应用,每一路皆提供4A~6A,部分产品甚至做到2+1、3+1或全4路的合路,让一个Converter即支持到20A左右。

此外有DC-DC Converter系列产品。其中Buck Converter部份较特别的IC是「MAX77756」,支持Dual Input,输入电压最低到3V、最高到24V,在不使用MUX下Quiescent Current仅1.5μA。

此IC除提供Buck功能外,亦自带一个MUX,故当客户的系统需要一个Standby电压时,就非常适用。另一特别IC为「MAX77812」,支持四相输出,每一相输出5A电流、合计达20A,主要用于满足主芯片的电源需求,以3.41mmx3.37mm小尺寸却能支持20A电流,在市场上相当少见。

至于升降压IC部份,「MAX77827」是颇受欢迎的产品,输入电压1.8 V~5.5V、非常低,代表能将电池的电「榨乾」;其余优点还包括效率甚高,Quiescent Current低到仅有6μA。另一项新产品「MAX77839」,是大电流Buck-Boost IC,特点在于输出电流支持到3A,输出电压支持2.3V~5.3V,提供2.07mmx1.51mm WLP-15、2.5mmx2.0mm FC2QFN-11两种封装,Peak效率高达96.8%。

阐释Type-C充电方案  与智能可携式音频放大器

接着由安富利台湾分公司资深应用工程师刘昆璟主讲「先进Type-C充电与电池管理方案」。他指出电池管理分为Charger、Fuel Gauge两大块。Charger部份强调效率,唯有高效率才能加速充电,此外也重视小体积;而Maxim为迎合小型化趋势,将Gauge整合在内,另支持Type-C接头,亦整合Power Path形成完整方案,也同时提供Wireless Charging方案。

至于Fuel Gauge,Maxim提供当今市场上最高精准度的产品,尤其强化了低温环境下的精准度。再者因Fuel Gauge IC整合电池、多适用于IoT场景,让Quiescent Current议题愈显重要,Quiescent Current愈低、电池就能使用得愈久,所以Maxim针对此部份进行优化。

刘昆璟表示,Maxim推出最新Fuel Gauge IC为「ModelGauge m5」,用户一旦使用它,就无需做先期电池量测,只要输入5~6个参数、经过3次完整充放电,即可达97~98%高精准度。

此外其Quiescent Current仅约3μA,在安全方面内建SHA-256加密,也为每颗IC赋予独立ID、方便用户辨认。而用户不需额外借助MCU来计算预估电量,相关功能都已内建,用户仅需透过I2C或SPI读取内部参数,即可直接获得相关数据。

回到Type-C充电IC部份,Maxim最新产品为「MAX77958」,专门供给Type-C PD(Power Deliver)使用,支持随插即用,提供EVKIT可满足定制化需求,让软件工程师仅需透过Script即可更新韧体,不需动用外部MCU。

另支持BC1.2 Adapter,电压为28V rating,并整合CC Pins Short to VBUS和Ground。开发板部份则内建15W Charger,由Master I2C直接控制Charger,最多可支持到两组Cell 3A Buck-Boost应用。

安富利台湾分公司资深应用工程师萧力豪担任压轴讲师,主讲智能可携式音频放大器。他指出Maxim Audio Solution涵盖Low Power Speaker Amplifiers、Mid/High Power Speaker Amplifiers,及Headphone Codec等三大项目。

首先介绍Maxim的随插即用 Class D Amplifier,标榜在Digital使用时,不需初始设定,由内部IC自动设定即可;再者也支持Digital界面,且无需做盲埋孔,以利大幅降低PCB成本。

相关重点产品包含「MAX98360」,Standby Current仅1.5μA、可大幅提高电池寿命,而Output Noise仅10μVrms,Turn-on Time仅1ms。若用户习惯采用Analog Input,可选用「MAX98304」或「MAX98502」,其中MAX98304号称全世界最具智能的Class D Amplifier,体积小到仅1mmx1mm,也支持Selectable Gains的调整,并藉由Active Emissions Limiting加速解决EMI问题。

MAX98502是Boost Class D Speaker Amplifier with ALC,内建的ALC功能可防止Speaker震膜损坏,也能预防电池的电压崩溃,另整合了短路与热保护功能。

其他重点产品还有「MAX98390」,为Boosted DSM Smart Amplifier,内含DSM、I/V Sense、Brownout Detection及10 V Boost Converter;能在相同功率上实现更大声音、更沈低音。

「MAX98396」属于Smart Class D/G Amplifier,支持Continuous 20W、Peak Power 50W的应用,而Supply Range也支持到2.5V~20V,以满足更高压的产品。Audio Codec IC以「MAX98050」为代表,支持现今热门的ANC主动抗噪技术,可抵销40dB杂讯;另具备两个Digital Filter Channel,旨在避免ANC运算时、造成较大的信号传输延迟,故于内布建立两个独立通道,以降低延迟,对电竞、语音通话、视讯通话等应用助益甚大。

总括而论,此次不论原厂Maxim或其代理夥伴安富利,皆能针对电源设计、电池管理到小型化Audio智能应用等主题,呈现精彩论述,以期协助客户顺利打造高性能电源管理方案。