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Maxim新PMIC縮小可穿戴裝置尺寸並增電池續航力

Maxim Integrated日前宣布推出MAX77654單電感多輸出(SIMO)電源管理IC(PMIC),協助消費性產品開發人員將方案尺寸減小50%,電池壽命延長20%。這款下一代SIMO PMIC僅採用單個電感即可提供三路輸出,效率高達91%,比傳統的四晶片系統提高16%。由於方案尺寸大幅縮小,與傳統電源配置相比,系統設計者能夠在可穿戴、耳戴式及其他小尺寸消費性產品中整合更多功能。對於緊湊型消費類產品,設計者在追求更小方案尺寸的同時,還必須考慮延長電池壽命(或縮小電池容量),以及減少發熱和雜訊。 MAX77654 SIMO PMIC利用單轉換器和單電感架構取代3路升/降壓轉換器及3個電感,説明系統設計者克服空間受限的挑戰。該元件還取代了2路LDO/負載開關、1個電池充電器以及附加無源元件,使方案尺寸減小50%。MAX77654的工作效率可達91%,電池壽命延長20%,大幅提升終端使用者體驗。元件的關斷電流低於500nA,5路調節器僅消耗6µA電源電流,使設計者能夠為低功耗消費類產品添加更多功能。相比單電感系統電源配置,MAX77654具有較低發熱,可將系統電路板的溫度降低20°C以上。此外,SIMO PMIC還提供較小的輸出電壓紋波(低於20mVp-p),適用於雜訊敏感的電源設計。
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Maxim加速生產基礎醫療元件 支援全球疫情防控

Maxim日前宣布該公司正在加快醫療設備元器件的生產,以全力滿足新冠肺炎(COVID-19)疫情期間的客戶需求。Maxim的半導體元器件被廣泛用於醫療設備,包括病毒檢測裝置、超音波、分析/實驗室設備、呼吸器、病人遠端監測裝置、靜脈血液監測儀、COVID藥物溫度記錄儀、脈搏血氧儀、遠程監護/紅外測溫計、糖尿病血糖儀、麻醉機和一次性血壓測量貼片等。 Maxim Integrated總裁兼CEO Tunç Doluca表示,該公司正在全力幫助減輕這次疫情為全球帶來的衝擊。為了更有效抗擊病毒,正優化工廠生產能力,優先為用於診斷和治療新冠肺炎(COVID-19)病人的醫療設備所需的元器件進行供貨。該產品可支援各類醫療方案的實現,例如用於可穿戴、遠端生命體徵監測、藥物輸送、手術器械,以及肺與呼吸道成像設備。 除了加快生產,Maxim還在開展對較大範圍社區的幫助與保護。其中,Maxim已向美國波特蘭和矽谷地區的醫院捐贈N95口罩,並正在繼續開展募捐活動,以支援其它受影響的地區。同時,Maxim已經為菲律賓甲米地的一線工人提供了個人防護用品,並堅持每週為該地區提供食物捐助。在公司總部,員工正在參與支持第二食物銀行(Second Harvest Food Bank)的捐贈活動,Maxim將提供最高20,000美元的員工等額捐款。作為公司業務連續性計畫的一部分,Maxim還採取了必要的防範措施,以保護員工的健康與安全,包括對測試設備的頻繁消毒、保持安全衛生距離以及員工遠端辦公等措施。
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Maxim IoT MCU內置ChipDNA PUF金鑰護聯網安全

Maxim日前宣布推出MAX32520 ChipDNA安全Arm Cortex-M4微控制器,是首款內建物理反複製技術(Physically Unclonable Function, PUF),並符合金融及政府應用要求的安全微控制器。Maxim的PUF技術提供多層保護,是先進的高成效金鑰保護方案,可廣泛用於IoT、醫療健康、工業和計算系統。 Maxim Integrated微處理器及安全產品事業部執行總監Kris Ardis表示,IoT系統所面臨的攻擊技術變得越發複雜,每天都有系統攻擊工具從學術界流入開源社群。基於ChipDNA架構的MAX32520向前邁進堅實的一步。基於先進的金鑰保護技術專為IoT應用而設計,有效保護資料和IP,協助設計者抵禦未來系統威脅。 IoT市場在保持連續成長的同時,大量設備被安裝到不受管控的區域,甚至具有潛在風險的環境下,使其更容易受到物理攻擊。而這些攻擊比一般的金鑰破解、預設密碼攻擊等軟體篡改更具威脅性。設計者希望為一些關鍵資料及操作提供更強大的系統防禦能力,以防止金鑰洩露可能造成的網路癱瘓、公司名譽受損以及財產損失,甚至是對人類生活產生的負面影響。 基於ChipDNA的MAX32520透過其PUF技術提供多層保護,採用先進的金鑰保護技術為加密操作提供最安全的金鑰。元件使用防篡改PUF金鑰進行快閃記憶體加密,安全導入功能支援信任根和串列快閃記憶體模擬。此外,當系統遭受惡意攻擊時,PUF金鑰固有的物理防護功能無需電池即可主動銷毀金鑰。迄今為止,即使最安全的保護方案也需要在電池供電的前提下才能實現此高等級的金鑰保護。
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架構空間/電源效率雙雙達陣 SIMO PMIC添可攜式設計新意

然而該方法與此類便攜、輕巧裝置的其他重要要求矛盾,尤其是對小尺寸的要求。本文將探討三種重要的可攜式應用,證明即使需要多個模組,圍繞單電感多輸出(SIMO)核心轉換器客製化的整合式電源管理方法,也能輕易解決此難題。 圖1 無線連接的IoT設備 傳統電源設計難題多 傳統方案通常會使用多個開關調節器及相關電感或多個線性調節器。對於可攜式電源管理來說,SIMO架構可解決傳統方案電源效率低下和尺寸問題。 相較其他方法,該方案可以更小空間提供更高功率,支援更長的電池壽命和更小的外型尺寸。 雖然SIMO轉換器IC在整合度方面有所進步,但可能需要附加功能滿足更複雜的系統要求。這就帶來難題:有沒有可能將核心SIMO轉換器整合各種不同等級的協助工具,進而將整個電源管理系統在單個IC中實現? 以下的案例分析將SIMO技術應用到三種截然不同的可攜式應用中,進而解決此疑問。 圖2所示為典型的可充電電池系統。有交流插座頭存在時,交流插頭透過充電器為電池充電,同時透過SW2為負載供電;在無插頭的情況下,電池接管,透過SW1為系統供電。由於空間和成本限制,通常須使用多個LDO,同時利用單個開關調節器(BUCK)為最重的負載供電,且可能還需一個或多個LED驅動器,以支援IR遙控或RGB訊號。 圖2 典型耳戴式設備電源流程圖 以下針對三種不同應用對該系統進行客製化。 可充電電池系統實現高效供電 圖3所示為支援可充電電池系統的全整合SIMO PMIC方案,利用兩個升/降壓開關調節器(BB3、BB2)代替LDO(圖2中的LDO3、LDO2),實現對兩個負載高效供電;第三個升/降壓調節器(BB1)代替圖2中的BUCK;整合的LDO1用於雜訊敏感的負載;而該方案亦整合LED驅動器。最後,圖2中的充電器和開關也整合到圖3中的充電器和電源通路模組中。 圖3 使用SIMO PMIC1的可充電電池系統 使用SIMO開關調節器相較使用線性調節器的方案,前者的電源效率和尺寸優勢較大,透過使用升/降壓調節器,即使在輸入電壓下降到輸出電壓以下時也能進行調節,進而用盡電池能量。 電視或智慧家居等的可充電遙控器皆需電源管理系統,如充電器和紅外線LED驅動器,而SIMO PMIC為此提供使用者不同選擇。 智慧電源通路供電模式 至於圖4所示為PMIC中充電器和開關的配置。智慧電源通路電路在系統(SYS)和電池之間分配功率。當交流適配器作為電源時,輸入控制環路將系統電壓(SYS)調節至4.5V(VSYS-REG)。在此情況下,充電器(電晶體T2及其相關控制)由SYS接腳供電,並為電池充電;而當交流適配器不提供輸入電源時,電池透過T2為IC電路及系統負載供電。 圖4 智慧型電源通路 相比圖2的配置,由於T2既作為線性充電器(有交流適配器時)的傳輸電晶體,又作為開關(無交流適配器時),因此此配置具有更高的矽效率。 得益於其SIMO開關調節器和高效偏置LDO,小尺寸PMIC(採用2.15mm×3.15mm×0.5mm WLP封裝)以較小損耗提供電源,PCB空間僅為21mm2,不及普通實現方法的一半。圖5所示的方案布局考量到所有被動和主動元件,圖中的PMIC採用一個線性充電器(375mA)、一個三路輸出SIMO升/降壓調節器(共300mA)、一個LED驅動器(425mA)和一個LDO(50mA),而雙向I2C介面允許配置和檢查元件狀態。 圖5 SIMO PMIC1方案(21mm2) 此外,PMIC在待機模式的電流消耗僅為300nA,優於其他可用方案2倍以上的效率。此種能力及其較高效率延長寶貴的電池壽命,透過使用較小電池有效降低系統尺寸,同時延長兩次充電間的時間間隔。 非充電電池系統 實現多功能監測 圖6中更小的PMIC2可實現非充電電池系統所需的功能。 圖6 採用SIMO PMIC2的非充電電池系統 實際例子如活動監測儀和胰島素筆採用LED實現各種功能,通常由AA型或AAA型圓柱電池供電。 小尺寸PMIC供電適用於活動監測 智慧胰島素計量裝置有助於為胰島素筆加注正確數量的胰島素,並在加注結束時點亮LED,諸如身體活動、癲癇發作和睡眠監測儀等活動監測儀都同手錶般戴在手腕上,將LED發出的光調諧到各種不同頻率,穿透皮膚。 光電檢測器則檢測血液和身體組織反射的調變訊號,提供關於病人物理活動的資訊,如心率、運動和呼吸。 而SIMO PMIC是此類系統的選擇之一。圖7中的PMIC採用1個三路輸出SIMO升/降壓調節器(共300mA)、3個LED驅動器(每個3.2mA)和1個LDO(150mA),而雙向I2C介面允許配置和檢查元件狀態。 圖7 SIMO PMIC2方案(16mm2) 該PMIC(採用2.15mm×2.75mm×0.7mmWLP封裝)以較小PCB面積(16mm2)實現供電。而圖7所示的方案布局考量到所有被動和主動元件。此外,PMIC在待機模式下的電流消耗僅為300nA,有效模式下僅為5.6µA。 非充電電池系統設計精簡化 圖8中精簡型PMIC3整合3個升/降壓調節器,形成最簡單、較小尺寸的非充電系統實現方法。 圖8 採用SIMO PMIC3的非充電電池系統 最小PIMC適用於鈕扣電池/感測器 考量濕度以及其他IoT感測器要求小尺寸及可靠的電源管理系統,以實現較小尺寸及最長工作時間和保存期限,具低靜態電流的SIMO PMIC是此類應用的良好選擇。如圖9所示的PMIC採用三路輸出SIMO升/降壓轉換器(共300mA),而雙向I2C介面允許配置和檢查元件的狀態。 該PMIC(1.77mm×1.77mm×0.5mm WLP封裝)以較小PCB面積(14mm2)實現供電。而圖9所示的方案布局考量到所有被動和主動元件。此外,PMIC在待機模式下的耗流僅為330nA,有效模式下僅為1.5µA。 圖9 SIMO PMIC3方案(14mm2) PMIC設計解決電源管理挑戰 本文討論實現電池供電設備的小尺寸和高效率電源管理系統面臨的挑戰,並提出客製化的整合方案,透過將支援既定的複雜電路選擇性整合到單晶片PMIC,可發揮SIMO架構空間及電源效率優勢,並將SIMO技術應用到三種不同的可攜式應用。對於每種情況,該SIMO PMIC皆根據應用客製化,獲得的最佳結果實現較小PCB尺寸和較長電池壽命: .第一款PMIC(MAX77278) 整合線性充電器、智慧電源通路、三路輸出SIMO升/降壓轉換器、LED驅動器和LDO,是可充電應用的良好選擇之一。 .第二款PMIC(MAX77640) 整合三路輸出SIMO升/降壓轉換器、3個LED驅動器和1個LDO,為非充電應用提供客製化的方案。 .第三款PMIC(MAX17271) 整合三路輸出SIMO升/降壓轉換器,專門為小尺寸、精簡型應用客製化。 上述客製化的電源管理實現方案,較大程度發揮SIMO架構空間和電源效率優勢,為可攜式應用提供較小尺寸、較高效率的電源管理方案。 (本文作者皆任職於Maxim)
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Maxim小尺寸LiDAR IC加速自動駕駛汽車平台設計

Maxim宣布推出速度快、尺寸小的光探測及測距(LiDAR)IC,幫助實現更高速的汽車自動駕駛。與最接近的競爭方案相比,MAX40026高速比較器和MAX40660/MAX40661寬頻互阻放大器可提供2倍以上頻寬,在相同尺寸的單個LiDAR模組內增加32路附加通道,單模組達到128個通道 (競爭產品為96路),進而使高速公路上的自動駕駛行駛速度提高10mph(15km/h)。 Maxim Integrated汽車核心產品事業部業務總監Veronique Rozan表示,為了給裝配完成的汽車增加下一代LiDAR測距功能,汽車工程師需要更高精度、更低功耗和更小尺寸的解決方案。該公司全面提升的LiDAR方案可支援更先進的駕駛員資訊識別技術以及更快的汽車安全性,用於下一代汽車導航系統開發。 隨著汽車自動駕駛行駛速度從35mph 提升到65mph甚至更高,LiDAR因其能夠提供精準的物體測距而在汽車感測器的融合中發揮著越來越重要的作用。與最接近的競爭產品相比,MAX40660/MAX40661互阻放大器(TIA)可提供2倍以上頻寬,在相同尺寸LiDAR模組中支援的通道數增加33%,為光接收器提供更高解析度的影像,以實現更高的自動駕駛行駛速度。與最接近的競爭方案相比,MAX40026高速比較器與MAX40660/1 TIA的總體系統尺寸減小5mm2,允許開發人員在空間受限的汽車平台中引入更多通道。上述IC符合AEC-Q100認證,滿足汽車行業嚴苛的安全要求,增強型靜電放電(ESD)保護、失效模式影響與診斷分析(FMEDA)可有效支撐系統級的ISO 26262認證。
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Maxim新真無線耳機供電通訊介面減小八成

Maxim宣布推出最小的2接腳雙向直流電力線通訊(PLC)元件MAX20340,在超低功耗可攜式和可穿戴應用中將充電底座的供電和通訊介面尺寸減小80%。通過單根線路供電並進行資料通訊,MAX20340省去了充電底座與真無線耳機、手環及其他小型可穿戴低壓設備間通訊所需的接腳和分離式元件。與最接近的競爭方案相比,該產品有效簡化設計,且為每只耳機節省13mm2的占位面積。 PLC晶片可大幅減少充電和通訊介面的物理觸點,有效降低成本,減少故障點並提高可靠性。此外,MAX20340整合自動線上檢測功能,提高設計靈活性,省去可靠性差、成本高的替代方案,例如:機械連接器或霍爾效應感測器。元件可利用單個外部電阻配置為通訊主機或從機。多種工作模式可協助設計者根據應用需求最大程度降低功耗。此外,MAX20340可透過介面對所有通訊進行管理,只需簡單的讀、寫I2C介面通訊協定。 主要優勢為與最接近的競爭方案相比,MAX20340可將方案尺寸減少80%;每顆MAX20340 PLC IC尺寸僅為1.84mm2,無需電感等任何大尺寸外部元件;利用單根線路進行通訊和供電,減少潛在的故障點和維護成本;同時透過I2C介面及簡單的mailbox通訊進行讀寫操作。
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Maxim新電源管理IC優化汽車顯示幕

Maxim宣布推出MAX16923帶看門狗計時器的4路輸出顯示幕供電IC,協助汽車系統設計廠商增添汽車顯示幕的使用數量,降低設計複雜度。利用MAX16923單晶片電源管理方案代替4到5片分離式IC,可大幅減小方案尺寸,使汽車行業將每輛車中的顯示幕數量從2塊輕鬆地增加到5塊甚至更多。 如今,汽車OEM廠商都在透過高級儀錶盤、資訊娛樂系統、抬頭顯示、中央顯示幕、後座娛樂系統和智慧後視鏡等新增功能吸引消費者,因而使汽車內部的顯示幕數量不斷增加。而增加這些顯示幕所需要的供電電路將與車內眾多的電子單元爭奪空間,由此形成的複雜度為設計者帶來了巨大挑戰。 MAX16923整合了4路電源軌,並且在單晶片IC中整合了高壓和低壓buck轉換器、高壓和低壓LDO穩壓器、電磁干擾(EMI)抑制以及看門狗計時器。其高整合度設計將汽車電源配置的IC數量從4到5片減少至1片,且不會引起明顯的溫升。與最接近的競爭方案相比,該IC有效降低設計複雜度,電源配置尺寸縮小50%。此外,EMI抑制和看門狗計時器可幫助提升每塊顯示幕的可靠性。 集5大功能於單一晶片(高壓Buck轉換器和LDO、低壓Buck轉換器和LDO、看門狗計時器)的汽車電源管理IC,有效降低設計複雜度,縮小方案尺寸;將系統方案的晶片使用數量從5片減少為1片,尺寸縮小50%,實現最小的PCB尺寸和較低的材料清單(BOM)成本;擴頻、擺率受控的開關工作和可程式設計開關頻率,減少對顯示幕輸入的低雜訊信號產生EMI干擾。
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Maxim推高CMTI效能隔離式碳化矽柵極驅動器

Maxim宣布推出MAX22701E隔離柵極驅動器,協助高壓/大功率系統設計者將電源效率提升4%,優於競爭產品;功耗和碳排放減少30%。驅動器IC針對工業通訊系統的開關電源進行優化,典型應用包括太陽能電源逆變器、馬達驅動、電動汽車、儲能系統、不斷電供應系統、資料農場及其他大功率/高效率電源等。 Maxim Integrated工業和醫療健康事業部總監Timothy Leung表示,客戶透過採用SiC技術實現更小尺寸、更高效率的電源系統,Maxim則協助客戶實現最高的系統效率,有效延長系統的正常執行時間。 目前,許多開關電源採用寬頻隙碳化矽(SiC)電晶體來提高電源效率和電晶體可靠性。但是,高開關頻率的瞬態特性會產生較大雜訊,影響系統的正常工作或者需要額外的措施抑制干擾。 MAX22701E提供高共模瞬態抑制(CMTI),典型值為300kV/µs,提供可靠性。其CMTI指標比競爭產品高3倍,延長系統正常執行時間;低傳輸延遲的典型值為35ns,比競爭產品低2倍,以及高邊、低邊柵極驅動器之間傳輸延遲的最佳匹配,最大5ns,比競爭產品降低5倍,有助減小電晶體的空滯時間,使電源效率提高4個百分點。當效率達到90%以上時,效率每提高1個百分點,功耗可降低大約10%。例如將效率從90%提高到94%,功耗將減少30%至40%,被浪費的功率從10個百分點降至6個百分點。產品採用8接腳窄體SOIC 3.90mm×4.90mm封裝,工作在-40°C至+125°C擴展級溫度範圍,降低能耗並延長系統正常執行時間。
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Maxim發布高醫療精確度無袖帶血壓測量方案

Maxim宣布推出固態血壓監測方案,使用戶更便捷地追蹤這項重要健康指標。在此之前,只能透過繁瑣的機械袖帶測量設備才能實現高精確度血壓監測。憑藉Maxim提供的MAXREFDES220# 參考設計,設計工程師可輕鬆實現血壓變化趨勢監測的方案開發。 MAXREFDES220#藉由光學原理監測血壓變化趨勢,採用完全整合的光感測器模組、基於微控制器的感測器集中器和演算法,可直接整合到智慧手機或可穿戴設備中。憑藉該參考設計,使用者在靜止狀態時將手指放在裝置上30-45秒,即可隨時隨地測量血壓。參考設計包括MAX30101或MAX30102高靈敏度光感測器,以及內置演算法的MAX32664D感測器集中器IC。
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Maxim基礎類比元件新品提供高精度測量與可靠保護

Maxim宣布推出三款業界領先的類比產品,協助設計者進一步降低功耗和方案尺寸,同時提高測量精度。MAX6078A電壓基準IC、MAX16155 nanoPowe監控器和MAX16160電壓監測器及重設IC擁有業界最佳的效能,適用於雲基礎設施、IoT、智慧前沿、設備端AI ,以及消費、通訊、工業和醫療領域的智慧與新興應用。 設計者在開發新型及下一代系統時,對效能、小尺寸和創新能力提出了更高要求,這需要可靠的類比方案來提供基礎支持,例如精密測量與可靠保護。Maxim憑藉世界一流的電路設計專業團隊和獨有的先進工藝提供高品質基礎功能IC,推動多應用領域的系統發展。 MAX6078A具有±0.04%初始精度,精度比同類競爭產品高20%。MAX6078A的靜態電流僅為15µA,使得電池供電和能量收集系統的精密測量成為可能。元件的工作電流比最接近的競爭產品低6.6倍,方案尺寸僅為1.458mm×1.288mm,比競爭方案小58%。 MAX16155的耗流典型值僅為400nA,是競爭方案所需供電電流的4%,在幾乎零功耗的狀態下提供可靠系統保護。器件通過監測系統電路的欠壓故障,並利用看門狗計時器在故障狀態下使系統保持重設模式,確保可擕式、低功耗設備在發生電源故障或軟體故障時安全工作。IC採用微型、6接腳SOT23封裝。 MAX16160是業內唯一一款當四路電源軌的任何一路高於1V時即可保持低電平重定的四通道電壓監測器及重設IC。器件憑藉確定的低電平復位輸出,提供業界最可靠的多電源系統上電啟動和連續工作模式。這種「無供電上電」特性避免了系統的不確定狀態,工程師可以輕鬆配置各路電源的上電順序。所有輸入電壓監測精度為±1%,比競爭產品 (通常所有輸入的精度為±1.50%) 提高50%。器件採用6焊球WLP(1.408mm×0.848mm) 封裝,比最接近的競爭產品減小85%。
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