Creare dispositivi intelligenti più efficaci: Parte 1 – Progettare per il basso consumo con MCU e PMIC

Contributo di Editori nordamericani di DigiKey

Nota dell'editore - Questo articolo in tre parti illustra come è possibile realizzare dispositivi intelligenti più efficaci. La Parte 1 (questa) tratta delle tecniche per realizzare progetti a basso consumo mirati a bilanciare potenza e prestazioni. La Parte 2 si occupa delle sfide poste dalla sicurezza trasparente per l'utente. La Parte 3 prende in esame le specifiche degli MCU necessarie per raggiungere gli obiettivi di progetto.

I prodotti wireless IoT e di elettronica indossabile si affidano a progetti a basso consumo in grado di offrire una durata prolungata della batteria. Tuttavia, la limitata potenza disponibile cozza con la richiesta di maggiori funzionalità che possono costringere gli sviluppatori a utilizzare batterie più grandi e con i requisiti di ricarica che possono risultare ingombranti per gli utenti finali. Sono necessarie soluzioni che forniscano un approccio più attento sia all'elaborazione sia alla gestione energetica.

Queste soluzioni devono aiutare i progettisti a soddisfare le aspettative di utenti sempre più esigenti. Ad esempio, gli utenti si aspettano che un prodotto intelligente sia affidabile e sicuro come la sua versione convenzionale. Nessuno vuole che la serratura intelligente della porta, restando senza alimentazione, lasci la porta aperta. Inoltre, gli utenti si aspettano che il prodotto intelligente sia simile ai prodotti precedenti. È probabile che gli utenti rifiutino l'adozione di uno smartwatch molto più grande o ingombrante dei dispositivi indossabili da polso già esistenti.

La cosa importante da notare è che gli utenti si aspettano dal loro dispositivo intelligente un valore aggiunto che ne giustifichi l'acquisto, l'installazione e l'uso. Infine, si aspettano che un prodotto intelligente fornisca una sorta di intelligenza invisibile che assicuri un servizio utile, mantenendo lo stesso tipo di interazione e lo stesso aspetto del prodotto convenzionale che va a sostituire.

Tutte queste aspettative pongono notevoli problematiche riguardo la funzionalità del prodotto, il fattore di forma e il consumo energetico. Considerati i requisiti di funzionalità, spesso i peggiori "nemici" dei consumi energetici risultano essere l'MCU e le funzionalità di supporto della gestione dell'alimentazione.

Tuttavia, scegliendo MCU e PMIC avanzati, gli sviluppatori possono soddisfare i requisiti di alimentazione e di prestazioni più esigenti senza compromessi su dimensioni e facilità d'uso del progetto.

Le sfide della progettazione

Per gli sviluppatori, la creazione di progetti intelligenti con "intelligenza invisibile" porta alla luce il conflitto che esiste tra i requisiti di alimentazione e la disponibilità di energia. Per fornire prodotti competitivi, sono costretti a realizzare sistemi embedded con sempre più funzionalità, integrando un maggior numero di sensori e mettendo in esecuzione algoritmi più complessi. Allo stesso tempo, però, questi sistemi devono affidarsi all'alimentazione a batteria mantenendo il minimo ingombro possibile. Per non "sovrastare" fisicamente il dispositivo IoT o quello indossabile, le batterie a bottone oggi in commercio solitamente utilizzate in questi prodotti hanno capacità limitate ad alcune decine o a poche centinaia di milliampere/ora. Nonostante ciò, gli utenti si aspettano che un progetto in linea con le alternative convenzionali funzioni per giorni tra una ricarica e l'altra.

Per soddisfare tutti questi requisiti servono dispositivi in grado di ridurre al minimo il consumo energetico senza compromettere le funzionalità. Di fatto, le caratteristiche di potenza/prestazioni dei progetti di prodotti intelligenti rispecchiano fortemente le capacità degli MCU che sono il cuore di questi progetti. È raro tuttavia che si riesca a valutare l'idoneità di un determinato MCU in base alle poche specifiche riportate nella sua scheda tecnica. Sebbene l'industria sia attenta da anni al consumo di corrente, le specifiche attuali di un MCU presentate come μA/MHz non sono sufficienti a chiarire tutto. Il parametro più rivelatore è il consumo energetico effettivo. Quindi per le applicazioni del mondo reale la misura critica è la combinazione di valori bassi di μA/MHz e tensione di alimentazione.

In ultima analisi, anche l'esame più approfondito delle caratteristiche degli MCU deve rispondere alle esigenze specifiche di ogni applicazione. Ad esempio, un'applicazione che richiede solo aggiornamenti intermittenti delle misurazioni del sensore riduce il ciclo di lavoro dell'MCU, quindi la potenza attiva potrebbe non essere la specifica più importante. Anziché funzionare continuamente in modalità completamente attiva, il ciclo di lavoro ridotto fa sì che l'MCU possa stare più a lungo in stato di sospensione a potenza ridotta Di conseguenza, i parametri critici sono il consumo energetico in stato di sospensione, il tempo di riattivazione e il mantenimento dell'alimentazione alla SRAM. Nei fattori caratterizzanti degli MCU entrano in gioco anche caratteristiche come array di memoria di grandi dimensioni e periferiche multiple integrate.

Oltre a supportare basi software sempre più ampie, una memoria integrata più grande aiuta di fatto a ridurre il consumo energetico e i ritardi prestazionali associati all'accesso fuori dal chip ai dispositivi esterni. Al contempo, gli sviluppatori possono sfruttare le funzioni di gestione dell'alimentazione dell'MCU e le capacità di conservazione dei dati per ottimizzare la potenza e mantenere lo stato mentre il core del processore è inattivo.

Le funzioni di gestione dell'alimentazione negli MCU avanzati offrono un vantaggio importante nella riduzione della potenza per le eventuali periferiche. I sofisticati gestori dell'alimentazione integrati in questi MCU possono abilitare o disabilitare selettivamente le periferiche e consentire persino operazioni periferiche continue negli MCU con capacità di sospensione attiva. In questo caso, le operazioni che coinvolgono le periferiche possono continuare anche mentre l'MCU è in uno stato di sospensione a risparmio.

In passato, gli sviluppatori spesso sono stati costretti ad accettare un compromesso tra i vari fattori che contribuiscono al consumo energetico e alla funzionalità. Per contro, la famiglia di MCU Darwin di Maxim Integrated offre le capacità necessarie per far fronte alle crescenti sfide poste da dispositivi indossabili e da altri progetti a basso consumo.

Bilanciare il consumo energetico e le prestazioni

Progettata specificamente per soddisfare i requisiti dei progetti IoT, la famiglia di MCU Darwin di Maxim comprende una serie di dispositivi che include MAX32620, MAX32625 e MAX32630. Basati su Arm® Cortex®-M4 con unità di calcolo a virgola mobile, gli MCU Darwin condividono una base hardware che combina periferiche diverse, clock, clock in tempo reale (RTC), timer watchdog e molto altro ancora.

Gli MCU Darwin si distinguono tra l'altro per flash e SRAM su chip. MAX32620 e MAX32630 integrano 2 MB di flash, mentre MAX32625 offre 512 kB. Gli sviluppatori possono trovare anche una gamma di SRAM su chip supportata con 512 kB in MAX32630, 256 kB in MAX32620 e 160 kB in MAX32625.

Tutti i dispositivi hanno la capacità di assorbire una corrente minima in modalità completamente attiva: 102 µA/MHz (MAX32620), 106 µA/MHz (MAX32625) e 106 µA/MHz (MAX32630). Come detto in precedenza, l'alimentazione è la specifica critica e questi dispositivi offrono un funzionamento a bassa tensione di 1,2 V per il core e tra 1,8 e 3,3 V per le funzioni di I/O. Di conseguenza, il consumo energetico si mantiene molto basso anche in modalità completamente attiva. Il funzionamento a bassa tensione è supportato da diversi meccanismi che consentono agli sviluppatori di introdurre delle ottimizzazioni per ridurre il consumo energetico delle proprie applicazioni.

La capacità di ridurre al minimo il consumo energetico è ovviamente cruciale per il funzionamento a lungo termine dei dispositivi alimentati a batteria. Per la maggior parte delle applicazioni, ciò significa ridurre al minimo il ciclo di lavoro senza sacrificare i tempi di risposta. Per lo sviluppatore, questi requisiti in conflitto trovano una soluzione nelle modalità a basso consumo degli MCU Darwin.

LP0, ovvero lo stato di alimentazione più basso dell'MCU, mette il dispositivo in uno stato statico che disabilita tutti i suoi circuiti tranne quelli associati al sequenziatore di alimentazione, al reset all'accensione, al monitor della tensione di alimentazione, all'RTC se abilitato e ai registri di conservazione dei dati. LP1 offre una modalità di sospensione con consumo estremamente basso che mantiene la CPU in modalità di sospensione, continuando però ad alimentare SRAM e registri. Sia in modalità LP0 che in LP1, il core della CPU rimane in uno stato di riposo statico finché un interrupt non ne causa la riattivazione.

La terza modalità di alimentazione, LP2, mantiene il core in uno stato di sospensione ma, come descritto sotto, fornisce un meccanismo importante per l'azionamento delle periferiche dell'MCU. L'ultima modalità, LP3, è lo stato di funzionamento normale in cui il processore e le periferiche sono alimentati e operano alla frequenza di clock selezionata.

Rispetto a LP3, LP2 può assicurare notevoli risparmi energetici (Figura 1) Abbassando il clock dalla frequenza nominale di 96 MHz a 4 MHz, i progettisti possono ottenere risparmi ancora maggiori (Figura 1, a destra). Il vantaggio più importante risiede nel fatto che tale riduzione di potenza può avvenire senza perdita delle funzioni periferiche chiave, come descritto in dettaglio di seguito.

Grafici dell'ecosistema di alimentazione degli MCU Darwin di Maxim

Figura 1: L'ecosistema di alimentazione degli MCU Darwin consente agli sviluppatori di ridurre in modo significativo i consumi quando si passa dalla modalità LP3 completamente attiva a quella LP2. Ulteriori risparmi sono possibili con la riduzione della frequenza di clock dai 96 MHz nominali (a sinistra) a 4 MHz (a destra). (Immagine per gentile concessione di Maxim Integrated)

Internamente, le diverse modalità di alimentazione degli MCU Darwin si basano su un complesso insieme di elementi funzionali. Ad esempio, nelle modalità LP0 e LP1, il sequenziatore dell'alimentazione controlla in modo efficace l'MCU. Allo stesso tempo, gli interrupt dai timer integrati, le periferiche del dispositivo, i pin GPIO o anche i monitor della tensione di alimentazione incorporati nel dispositivo possono attivare il riavvio del sistema (o il reset del dispositivo in caso di guasti della tensione di alimentazione). Malgrado questa complessità sottostante, ciò che appare allo sviluppatore è un semplice modello operativo di gestione dell'alimentazione.

In un'applicazione tipica, gli sviluppatori possono scrivere un codice per mettere l'MCU in modalità di risparmio energetico finché non si verifica un timeout o un interrupt dall'RTC (Figura 2).

Schema dell'unità di gestione delle periferiche (PMU) di Maxim per la modalità LP2

Figura 2: L'unità di gestione delle periferiche (PMU) per LP2 risparmia energia lasciando l'MCU inattivo mentre, tra le varie funzioni, sposta i dati tra le periferiche e la memoria. (Immagine per gentile concessione di Maxim Integrated)

Anche se gli sviluppatori possono utilizzare le modalità LP0 e LP1 per ottenere gli stati di consumo più bassi, LP2 offre una flessibilità eccellente per il supporto della funzionalità delle periferiche mentre il core della CPU viene mantenuto in modalità di sospensione. La chiave di questa capacità risiede nell'unità di gestione delle periferiche (PMU) del dispositivo.

Gestione delle periferiche

La PMU dell'MCU Darwin è un sottosistema di controllo intelligente a se stante. Questa unità basata su DMA (accesso diretto alla memoria) permette una programmazione Round-Robin su sei canali indipendenti, consentendo l'esecuzione di più operazioni periferiche indipendenti dalla CPU. Sfruttando le sue capacità DMA, la PMU può spostare i dati tra le periferiche e la memoria e inoltre sincronizzare i segnali del treno di impulsi, le misurazioni analogiche e altri eventi. In modalità LP2, detta anche modalità PMU, la PMU controlla il dispositivo in modo ottimale utilizzando la sua macchina a stati per supportare operazioni periferiche mentre il core rimane in stato di sospensione.

Impostando i registri appropriati, gli sviluppatori possono ottenere un controllo ancora più preciso del bilanciamento tra funzionalità e consumo energetico. Di fatto, lo stesso controllo può essere esercitato sul funzionamento delle periferiche in LP3. Mentre la PMU abilita le operazioni a basso consumo quando viene utilizzata in LP2, il suo uso in modalità LP3 riduce il carico del processore consentendo alle periferiche di gestire operazioni che altrimenti ne aumenterebbero il carico. In entrambi i casi, gli sviluppatori possono abilitare o disabilitare a livello di codice singoli blocchi del dispositivo (Figura 3).

Immagine relativa alla PMU che può essere utilizzata per abilitare o disabilitare singoli blocchi del dispositivo

Figura 3: La PMU può essere utilizzata per abilitare o disabilitare singoli blocchi del dispositivo per risparmiare energia durante il funzionamento. (Immagine per gentile concessione di Maxim Integrated)

Gli sviluppatori possono programmare l'attivazione dei blocchi utilizzando tre registri a 32 bit, CLKMAN_CLK_GATE_CTRLn (n=0, 1, 2) che forniscono un controllo mirato su singoli blocchi funzionali e quindi sul consumo energetico complessivo. Di fatto, possono scegliere di implementare essi stessi questo controllo o di affidarsi ai circuiti di clock gating dinamico dell'MCU per abilitare o disabilitare automaticamente la periferica.

Ad esempio, l'architettura dell'MCU Darwin dedica un master SPI specifico per fungere da interfaccia tra la flash esterna e la CPU durante le operazioni XIP (eXecute In Place). Ogni volta che le operazioni SPI XIP (SPIX) sono inattive, il meccanismo di clock gating dinamico dell'MCU disabilita automaticamente la periferica SPIX. Per controllare questo comportamento, è possibile utilizzare i bit 21:20 nel registro CLKMAN_CLK_GATE_CTRL0, impostando il bit 21 su "1" per forzare il clock SPIX a rimanere sempre attivo, impostando il bit 20 su "1" per abilitare il clock gating dinamico o impostando entrambi su "0" per forzare la disattivazione completa del clock SPIX.

Nel caso di un modulo come il convertitore analogico-digitale (ADC) su chip, gli sviluppatori possono anche controllare esplicitamente l'alimentazione alla periferica. Ad esempio, per utilizzare l'ADC, abilitano innanzitutto il clock gating dinamico all'ADC impostando il bit 12 in CLKMAN_CLK_GATE_CTRL2 su "1" per abilitare l'interfaccia e quindi attivando l'ADC impostando il bit 1 nel registro ADC_CTRL. Questa capacità di azionare l'ADC in modo indipendente è particolarmente efficace in LP2 (modalità PMU). Dato che in LP2 il core del processore è in modalità di sospensione, il rumore di fondo è al livello più basso, il che consente di eseguire l'acquisizione dei segnali analogici sensibili.

Un'altra funzione dell'ADC consente agli sviluppatori di ridurre al minimo il ciclo di lavoro della CPU. Possono impostare a livello di codice il limite superiore e quello inferiore per i campionamenti ADC, generando interrupt che attivano la CPU solo quando i campioni escono dall'intervallo dei valori desiderati. Invece di risvegliare periodicamente la CPU per interrogare i sensori su eventuali cambiamenti significativi nei campioni misurati, gli sviluppatori possono utilizzare questa funzione per mantenere la CPU in modalità di sospensione di risparmio energetico finché nei dati dei sensori campionati non si verificano cambiamenti significativi.

Per l'acquisizione dei dati, l'ADC supporta quattro ingressi analogici esterni multiplati sul suo convertitore sigma-delta interno a 10 bit. Per due dei canali di ingresso, un divisore di tensione consente di ridurre il segnale di ingresso di un fattore cinque.

Gli sviluppatori spesso hanno comunque bisogno del condizionamento dei segnali esterni per amplificare o semplicemente bufferizzare il segnale analogico. In questo caso, è possibile mantenere il funzionamento a basso consumo attingendo ai componenti della famiglia di dispositivi analogici a basso consumo nanoPower di Maxim Integrated. Ad esempio, l'amplificatore operazionale nanoPower MAX40007 di Maxim consuma solo 700 nA (valore tipico) ma ha un guadagno della tensione di segnale di ben 110 dB (3 VDD). Questo amplificatore operazionale è in grado di pilotare carichi capacitivi fino a 20 pF. In confronto, la capacità elettrica verso terra dell'ADC Darwin è di solo 1 pF, mentre la sua capacitanza commutata dinamica è di 250 nF.

I dispositivi nanoPower come MAX40007 sono particolarmente efficaci nei progetti basati su MCU Darwin. Gli sviluppatori possono dotarli degli stessi rail di alimentazione a 1,8 o 3,3 V utilizzati per alimentare l'MCU. Fino a poco tempo fa, tuttavia, il supporto di questi rail multipli di alimentazione ne ha ostacolato la capacità di soddisfare i requisiti di basso consumo e ingombro minimo del progetto. Con la disponibilità di PMIC multi-uscita, i progettisti possono facilmente supportare dispositivi multi-rail senza compromettere i requisiti generali.

Gestione della potenza

Nel caso di progetti alimentati a batteria, le tecniche convenzionali per fornire le tensioni di alimentazione possono rivelarsi inadeguate. Ad esempio, i regolatori lineari, spesso utilizzati per fornire più rail di tensione, sprecano una quantità notevole di energia nella conversione di un'uscita nominale a 3,6 V di una batteria agli ioni di litio a cella singola ai livelli inferiori richiesti per gli attuali MCU a bassa tensione. La necessità di supportare più livelli separati di alimentazione non fa che incrementare l'impatto sul consumo energetico, sul numero di parti e sulla complessità. MAX77650 di Maxim Integrated offre una soluzione di gestione dell'alimentazione completa per progetti multi-rail alimentati a batteria.

L'architettura di gestione dell'alimentazione di MAX77650 combina un singolo induttore, un regolatore buck/boost a uscita multipla (SIMO) con un regolatore a bassa caduta di tensione (LDO) (Figura 4). Maxim Integrated dispone di opzioni per estendere questa architettura con più GPIO, oltre a un driver della corrente di sink programmabile tra 250 e 425 mA per supportare dispositivi come i LED a infrarossi utilizzati in progetti portatili specializzati.

Schema del regolatore buck/boost SIMO usato in MAX77650 di Maxim

Figura 4: Il regolatore buck/boost multi-uscita (SIMO) con singolo induttore utilizzato in MAX77650 richiede solo un induttore, un'uscita di gate ai singoli pin di uscita (in alto) e l'aumento della carica dell'induttore per l'uscita successiva nella sequenza (in basso). (Immagine per gentile concessione di Maxim Integrated)

Al centro di questa architettura PMIC, il regolatore SIMO implementa un meccanismo di gating che richiede un solo induttore esterno per fornire i rail di alimentazione multipli necessari per gli MCU Darwin e per altri dispositivi. In un regolatore SIMO, la circuiteria di controllo scarica il singolo induttore attraverso le uscite con controllo a gate separato (Figura 4, in alto). Durante il funzionamento, il regolatore SIMO aumenta la carica sull'induttore in sequenza per ciascuna uscita (Figura 4, in basso), consentendo il controllo programmabile di ogni uscita.

Stima della carica della batteria

La batteria è l'ultimo tassello nel puzzle di un progetto per la creazione di "intelligenza invisibile" in prodotti alimentati a batteria. In questi progetti, per evitare uno spegnimento imprevisto che potrebbe deludere l'utente tanto da fargli bocciare l'intero prodotto nonostante gli altri vantaggi che offre, è fondamentale avere stime accurate della capacità residua della batteria.

Anche se PMIC come MAX77650 provvedono al processo di ricarica, i prodotti intelligenti richiedono stime affidabili per informare gli utenti quando è tempo di ricaricare o sostituire la batteria. I dispositivi convenzionali di misurazione del livello di carica hanno svolto a lungo questo ruolo, ma la loro scarsa precisione e il loro elevato consumo spesso non sono stati all'altezza delle aspettative.

I CI di misurazione più avanzati come MAX17048 e MAX17055 di Maxim Integrated offrono agli sviluppatori una grande flessibilità per raggiungere gli obiettivi di progettazione in termini di consumo e complessità senza compromettere l'accuratezza della previsione dello stato di carica (SOC) della batteria.

In passato, i metodi prevalenti per misurare il SOC si basavano sulla misurazione della tensione a circuito aperto (OCV) o sul conteggio di Coulomb. Ogni metodo, usato separatamente, comporta dei compromessi non indifferenti. Le misurazioni OCV sono influenzate in modo significativo dalla corrente della batteria. Il conteggio di Coulomb offre una buona precisione nel breve termine, che però diminuisce nel tempo. Ogni approccio presenta diversi compromessi anche a livello di progettazione. Le misurazioni OCV richiedono la caratterizzazione della batteria per creare tabelle di compensazione, mentre al conteggio di Coulomb serve un resistore addizionale per misurare il flusso di corrente da e verso la batteria.

I circuiti integrati di misurazione del livello di carica di Maxim migliorano entrambi questi approcci. MAX17048 implementa l'algoritmo ModelGauge di Maxim, che amplia le tecniche OCV con metodi di stima. Come per altri metodi basati su OCV, MAX17048 elimina la necessità di un ulteriore resistore di rilevamento della corrente. Sebbene il dispositivo abbia precaricati i dati di diversi modelli di batterie, per ottenere una precisione ottimale gli sviluppatori potrebbero dover eseguire la caratterizzazione della batteria in uso. Tuttavia, il dispositivo è particolarmente adatto per i progetti che richiedono consumi molto limitati. Durante il normale funzionamento, il dispositivo assorbe solo 3 μA in modalità di ibernazione a basso consumo. In questa modalità, il dispositivo continua a fornire stime SOC accurate, ma rallenta la frequenza di aggiornamento a intervalli di 45 s rispetto ai 250 ms della modalità attiva.

Come per qualsiasi metodo basato su OCV, la stima del SOC continua a dipendere da transitori di carico e da altri fattori. Con MAX17055, Maxim Integrated offre l'algoritmo ModelGauge m5, che utilizza i metodi OCV per correggere la deriva a lungo termine nel conteggio di Coulomb (Figura 5).

Grafico del CI avanzato di misurazione del livello di carica MAX17055 di Maxim

Figura 5: I circuiti integrati avanzati per la misurazione del livello di carica come MAX17055 di Maxim combinano sia il metodo della tensione a circuito aperto (OVC) sia il conteggio di Coulomb per fornire risultati estremamente accurati per l'intero ciclo di vita della batteria. (Immagine per gentile concessione di Maxim Integrated)

MAX17055 utilizza questo metodo per fornire un misuratore del livello di carica molto preciso con un resistore Rsense esterno e alcuni condensatori (Figura 6). Come per MAX17048, questo dispositivo fornisce una modalità di ibernazione che riduce il consumo energetico a 7 μA senza perdita di funzionalità. In questo caso, la modalità di ibernazione esegue gli aggiornamenti ogni 5,625 s anziché ogni 175,8 ms della modalità completamente attiva.

Schema di MAX17055 di Maxim

Figura 6: Gli sviluppatori possono implementare una funzione di misurazione estremamente accurata del livello di carica della batteria utilizzando MAX17055 di Maxim, un resistore di rilevamento esterno e alcuni condensatori. (Immagine per gentile concessione di Maxim Integrated)

Un'altra opzione di misurazione del livello di carica ModelGauge m5 integra il resistore Rsense con un impatto minimo sull'ingombro: 2,132 mm2 rispetto ai 2,115 mm2 di MAX17055 in un contenitore simile WLP a 9 pin. L'opzione integrata con Rsense abbatte il consumo di corrente in modalità di ibernazione fino a soli 5,2 μA mantenendo lo stesso intervallo di aggiornamento di 5,6 s.

Malgrado la necessità di un componente Rsense esterno, l'uso del CI di misurazione del livello di carica MAX17055 abbinato al PMIC MAX77650 e al suo induttore singolo consente di realizzare progetti efficienti dal punto di vista dell'ingombro (Figura 7). Maxim Integrated usa questa combinazione come progetto di sottosistema di alimentazione nella sua scheda di sviluppo MAX32620FTHR basata su MAX32620.

Schema del PMIC MAX77650 di Maxim e del CI di misurazione del livello di carica MAX17055

Figura 7: Usati assieme, il PMIC MAX77650 di Maxim e il CI di misurazione del livello di carica MAX17055 sono un sofisticato sottosistema di alimentazione in un progetto semplice che richiede solo un singolo induttore del PMIC (L1), un resistore Rsense di misurazione del livello di carica (R14), un termistore NTC NCP15XH103F03RC di Murata Electronics, resistori e condensatori. (Immagine per gentile concessione di Maxim Integrated)

Oltre a MCU, PMIC e dispositivi di misurazione del livello di carica, alla scheda servono solo l'induttore singolo del PMIC (L1), un resistore Rsense di misurazione del livello di carica (R14), un termistore NTC NCP15XH103F03RC di Murata Electronics, resistori e condensatori. Offre due connettori a 12 pin, due LED RGB e due pulsanti in un ingombro di soli 22,9 x 51 mm. Gli sviluppatori possono alimentare la scheda tramite il suo connettore micro USB o collegare una batteria al suo connettore da 2 mm.

Conclusione

Per soddisfare le aspettative che gli utenti ripongono sui prodotti intelligenti, i dispositivi alimentati a batteria devono essere molto simili ai prodotti più convenzionali, sia per aspetto che per facilità d'uso. Se vogliono soddisfare questi vincoli, i progettisti devono ridurre al minimo il consumo energetico e l'ingombro del progetto senza sacrificare le prestazioni richieste per creare prodotti più intelligenti.

Con gli MCU Darwin, i PMIC SIMO e i CI avanzati di misurazione del livello di carica di Maxim Integrated, gli sviluppatori possono soddisfare questi requisiti spesso in conflitto tra loro con progetti che offrono funzionalità sofisticate in una forma e con funzioni familiari agli utenti.

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