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XI
WEREABLE
POWER 12 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2016
A questo punto è bene esaminare in che modo un micro-
PMIC dagli ingombri così ridotti possa soddisfare i com-
plessi requisiti di alimentazione di uno smart watch. Nel
caso dell’AS3701A, le sorgenti dei terminali di alimenta-
zione prevedono due LDO da 200 mA, un convertitore
DC-DC step-down da 500 mA e due circuiti per l’assor-
bimento di corrente / GPIO programmabili da 40 mA
(Fig. 3). Riesaminando la figura 1, il solo terminale di
alimentazione non contemplato da AS3701A è l’ingresso
a 5V per i LED dell’ AS7000, che è fornito da un conver-
titore boost discreto. Il convertitore sincrono step-down
prevede numerose funzioni per il risparmio energetico:
DVS (Dynamic Voltage Scaling – regolazione dinamica
della tensione) e frequenze selezionabili in un intervallo
compreso tra 1 MHz e 4MHz permettono l’ottimizzazione
dell’efficienza per vari livelli di carico. Nella figura 4 viene
evidenziata la capacità del convertitore di ottenere un’effi-
cienza ele-vata nel momento in cui eroga potenza a carichi
compresi tra 1 mA e 300 mA: si tratta di un risulta-to di
tutto rispetto considerando il numero di blocchi funzio-
nali inclusi in un package di dimensioni pari a 2 x 2 mm.
Naturalmente, mentre la densità di potenza e la lunga au-
tonomia sono i requisiti più importanti per il sistema di
alimentazione di un indossabile, il progettista di sistemi
può garantire requisiti prestazionali minimi, comprese
quelli relativi a rumore e dissipazione del calore.
I moduli GPS sono particolarmente sensibili al rumore
dovuto all’ondulazione residua nella tensio-ne picco-
picco: in genere 50 mV è il valore massimo tollerabile. In
questo caso, il convertitore DC-DC dell’AS3701A assicura
un ampio margine di sicurezza (Fig. 5).
La maggior parte dei carichi alimentati dal micro-PMIC
di un orologio intelligente saranno di molto inferiori a 50
mA; i sensori tendono ad assorbire una corrente dell’or-
dine di decine di microampere. Ne consegue che il carico
termico è così piccolo da poter essere facilmente gestito
da un micro-PMIC di dimensioni ridottissime.
La corrente di picco più alta è assorbita dal motore che
fornisce il riscontro aptico: la sua corrente di avviamento
(start-up) può arrivare fino a 100mA, ma si riduce drasti-
camente dopo l’avviamento. La tensione di avviamento
iniziale deve avere un valore sufficientemente elevato per
soddisfare le spe-cifiche richieste dalla tensione di accen-
sione, che sarà indicata nel datasheet del motore.
AS3701 soddisfa questo requisito grazie alla presenza
dell’LDO programmabile: l’utente può sce-gliere tra una
vasta gamma di impostazioni di tensione. La programma-
zione può essere regolata tramite l’interfaccia I2C per
supportare l’invio degli impulsi (accensione e spegni-
mento) del motore per il riscontro aptico, modificando
dinamicamente la tensione di uscita per generare un ef-
fetto rampa e profili di vibrazioni più “morbidi”.
Utilizzo di un micro PMIC: vantaggi e compromessi
A questo punto è utile analizzare i vantaggi e gli eventuali
compromessi legati all’uso di un micro-PMIC come quello
appena descritto nel progetto di uno smart watch.
In effetti, sembra che non sia possibile ottenere un ingom-
bro così ridotto utilizzando più componen-ti di potenza
discreti. Dando per scontato che la figura 1 rappresenti
correttamente la funzionalità di un nuovo progetto per
uno smart watch o un bracciale per attività sportive, un
micro-PMIC come AS3701 si propone come una soluzio-
ne quasi ideale.
L’uso di un componente come il micro-PMIC comporta
numerosi vantaggi aggiuntivi, come ad esempio la sempli-
cità di assemblaggio. Tuttavia, un micro-PMIC offre anche
notevoli vantaggi in fase di progettazione. La figura 6 ri-
porta una schermata dell’interfaccia grafica (GUI) forni-
ta con la scheda di valutazione di AS3701. La schermata
evidenzia chiaramente la semplicità di programma-zione
delle diverse tensioni di uscita per il regolatore step-down
e gli LDO. L’interfaccia consente inoltre il controllo se-
quenziale dell’accensione e la configurazione delle fun-
zioni del caricabatteria per molti tipi di batteria, nonché
di varie altre funzioni. Tramite l’interfaccia I2C, tutti que-
sti registri possono essere “ignorati” in qualsiasi momento
dal microcontrollore, consentendo al progettista di modi-
ficare “al volo” una tensione di uscita o di fare entrare un
componente in una modalità di stand-by.
Così, anche se alcuni utenti potrebbero essere indotti a
pensare che un micro-PMIC possa limitare la flessibilità
nell’ottimizzare le prestazioni per soddisfare le esigenze
di un’applicazione, la maggior parte ritiene che le funzio-
ni di programmabilità offerte da un PMIC garantiscono
un’alimentazione adeguata a tutti i terminali in qualsia-
si momento: tutto ciò con un singolo circuito integrato
estre-mamente compatto.
Fig. 6 – Schermata del tool di progettazione fornito
a corredo del micro-PMIC AS3701A