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Power
POWER 12 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2016
gran numero di smart watch, poiché tutti i modelli sono
concepiti per soddisfare le medesime esigenze dei consu-
matori: rilevamento biometrico e ambientale, informazio-
ni sulla posizione e le interfacce per la comunicazione e
per l’utente.
Di conseguenza, se i produttori di PMIC adottassero que-
sta architettura comune come standard, potrebbero svi-
luppare una soluzione integrata per l’alimentazione dei
dispositivi indossabili, capace per la prima volta di adat-
tarsi esattamente (o quasi) alle esigenze, in termini di
potenza, dei prodotti sviluppati dagli OEM. Il processore
principale e le radio Bluetooth e GPS sono in grado di
funzio-nare con una tensione di 1,8V che viene in genera-
le fornita da un regolatore step-down.
Altri blocchi funzionali richiedono invece una tensione
di 3V. Tra questi si possono annoverare il display e sen-
sori come il cardiofrequenzimetro (rappresentato in figu-
ra 1 dal modulo biosensore AS7000 di ams). Inoltre, un
motore a corrente continua senza spazzole (BLDC) per
il feedback tat-tile richiederà un’alimentazione isolata in
grado di erogare impulsi di potenza.
L’approccio convenzionale alla progettazione di questo
sistema di alimentazione prevede l’uso di più chip discreti
di potenza:
• un caricabatteria stand-alone
• un regolatore step-down per l’alimentazione a 1,8V
• un circuito di pilotaggio per il feedback tattile o un LDO
per il motore BLDC
• un regolatore LDO per il display ed eventualmente per
i sensori che richiedono in ingresso una tensione di 3 V.
Questo approccio rende impossibile la miniaturizzazione,
visti gli ingombri necessari per i disposi-tivi stessi e per le
piste che li collegano al resto del sistema, per non parlare
delle potenziali difficoltà nella stesura del layout connes-
se alla gestione delle emissioni irradiate, dell’impatto sui
costi di assemblaggio dovuto all’aumento del numero di
componenti e della diminuzione dell’affidabilità imputa-
bile all’uso di più componenti discreti.
Al contrario, un micro-PMIC è integrabile in modo più
semplice in un progetto e facilita la stesura del
layout della scheda. Per meglio comprendere
le potenzialità di questa soluzione si prenda ad
esempio il mod. AS3701, un micro-PMIC per di-
spositivi indossabili prodotto da ams. Tale compo-
nente è ottimizzato per un sistema come quello
riportato in figura 1. La riduzione degli ingombri
è notevole: AS3701 è fornito in un package CSP
(Chip Scale Package) da 4 mm
2
, con un passo
di soli 0,4 mm. Nel package sono inclusi un ca-
ricabatterie lineare completo con la gestione dei
percorsi di alimentazione, più terminali (rail) di
alimentazione, funzioni di protezione, controllo
sequenziale e un’interfaccia I2C per la comunica-
zione con l’MCU.
Gli ingombri ridotti dell’AS3701 si traducono in un
risparmio di spazi e di costi. La figura 2 mostra un
layout della scheda per il dispositivo indossabile de-
scritto in figura 1. Osservando la figura si nota che
mancano tre sferette (ball) interne sull’AS3701: una
scelta di questo tipo facilita le inter-connessioni senza richie-
dere la presenza di vias (fori passanti) nella piazzola (pad).
À
integrato in AS3701
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.001
0.01
0.1
1
Efficiency (%)
Output Current (A)
Vout = 1.8V, low noise
Vout = 1.8V
Vout = 3.0V, low noise
Vout = 3.0V
!
!
picco in uscita dal convertitore DC-DC di AS3701A
è di gran lunga inferiore al limite massimo tollerabi-
"
#$
!
%&' (
convertitore è collaudato nelle seguenti condizioni:
tensione in ingresso di 3,7V, tensione di uscita di
1,8V, corrente di uscita di 20 mA e commutazione
) *+
/ 4 !!
in uscita è pari a soli 14,4 mV