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Power-Management-IC Micro-PMIC organisiert Leistungsverbrauch in Wearables

| Autor / Redakteur: Mark Shepherd, Thomas Kail, Stephan Kreszl * / Gerd Kucera

Am Beispiel einer Smart-Watch-Schaltung wird gezeigt, wie ein Micro-PMIC (Micro-Power-Management-IC) unterschiedliche Spannungen für Sensoren, Wireless-Module, Prozessor und BLDC-Motor bereitstellt.

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Bild 1: Typischer Aufbau einer Smart-Watch. Die Teilenummern in Funktionsblöcken sind von Geräten, die von ams hergestellt wurden.
Bild 1: Typischer Aufbau einer Smart-Watch. Die Teilenummern in Funktionsblöcken sind von Geräten, die von ams hergestellt wurden.
(Bild: ams)

Seit einigen Jahren haben Smartphones den Gold-Standard hinsichtlich kompakter Lösungen für Leistungssysteme festgelegt. Inzwischen haben auch gegensätzliche Design-Anforderungen ihren Höhepunkt erreicht: etwa die lange Betriebszeit des Akkus einerseits und die Verkleinerung jeder Komponente andererseits, einschließlich des Akkus.

Im Entwurf von Smartphones und Tablets bestand das effektivste Konzept in Richtung Miniaturisierung in der Integration, d.h. im Kombinieren möglichst vieler Funktionsblöcke des Leistungssystems in einem einzigen Power-Management-IC (PMIC).

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Es ist festzustellen, dass Hersteller von Wearable-Elektronik den Gold-Standard angehoben haben. Die Nachfrage nach Leistungsdichte ist hier sogar noch größer als bei Smartphones oder Tablets. Genauso wie ein Smartphone sind in Wearables eine Vielzahl Sensoren, Module für die Drahtlosübertragung und periphere Benutzerschnittstellen um einen Prozessorkern enthalten.

Der Formfaktor ist allerdings mehrfach kleiner, und der für einen Akku verfügbare Platz ist sehr gering. Doch wie aus der Reaktion der Verbraucher auf die ersten Smart-Watches hervorgeht, liegt den Benutzern viel an der Akkulaufzeit. Sie sind entschieden gegen die Vorstellung, dass sie ihre Wearables häufiger aufladen müssen als ihr Smartphone oder ihr Tablet.

Paradoxerweise haben bislang Entwickler von Wearables die Strategie der Integration abgelehnt, die den Smartphone-OEMs so gut gedient hat. Dies ist insofern nicht überraschend, da die Kategorie der Wearables in der Tat vielzählige Gerätetypen abgedeckt hat. Ein PMIC zu entwickeln, der in der Lage ist, mehrere verschiedene Geräte zu unterstützen, war in der frühen Phase des Wearables-Marktes alles andere als einfach.

Mittlerweile haben sich aber klare Trends bei der Entwicklung von Systemen bewährt (etwa Smart-Watches und Fitness-Armbänder). Dies wiederum führt zur Einführung einer neuen Klasse an Micro-PMICs; diese versprechen, die passende Lösung zum Problem der Leistungsdichte von Wearables zu bieten.

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