웨어러블 및 IoT 디바이스용 벅 부스트 레귤레이터
정확한 심박 수 및 산소포화도 감지에 최적화

맥심 인터그레이티드 코리아가 10일, 초소형 고집적 전력관리반도체(PMIC) ‘MAX20345’를 출시했다.
상시 접속(Always-on) 웨어러블 및 IoT 디바이스 설계자는 MAX20345를 사용해 손쉽게 폼팩터 크기를 줄이고 배터리 작동 시간을 늘릴 수 있다.

MAX20345는 리튬 충전기를 통합하고 웨어러블 피트니스와 헬스 애플리케이션의 광학 측정 민감도를 최적화하는 독특한 아키텍처를 구현했다.

웨어러블의 광학 센싱 정확도는 사용자 고유의 여러 생체 요인에 영향을 받는다. 설계자는 신호 대 잡음비(SNR)를 비롯한 광학 시스템 민감도를 높여 웨어러블 활용 범위를 넓히고자 노력하고 있다.

낮은 대기 전류의 레귤레이터를 사용하는 웨어러블 애플리케이션은 고진폭, 저주파 리플(ripple), 긴 세틀링 시간(settling times) 등으로 손목에서의 SNR 정확도가 낮다.

일부 설계자는 이 같은 단점을 해결하기 위해 높은 대기 전류 제품을 사용하지만, 이에 들어가는 전력 소비가 높아 배터리 작동 시간이 단축되고 보다 큰 용량의 배터리가 요구된다.

MAX20345는 높은 정확도의 심박수, 혈중 산소 포화도(SpO2), 기타 광학 측정에 최적화된 혁신적 아키텍처를 갖춘 벅 부스트(buck-boost) 레귤레이터를 동종 제품 중 최초로 탑재했다.

높은 주파수에서도 낮은 리플을 제공하는 벅 부스트 레귤레이터는 광학 측정을 방해하지 않으며 짧은 세틀링 시간으로 웨어러블의 고감도 광학 센서 측정이 가능하도록 한다. 이 레귤레이터는 SNR 저하 없이 설계자가 기대하는 낮은 대기 전류 성능을 제공해 측정 조건에 따라 성능을 최대 7dB까지 높여 준다.

소형 웨어러블 및 IoT 디바이스를 위한 초저전력 PMIC 제품군의 최신 제품인 MAX20345는 배터리 작동 시간 단축 없이 효율을 개선한다.

나노파워 대기 전류가 적용된 레귤레이터는 절전 및 대기 전력을 낮춰 배터리 작동 시간을 늘리고 배터리 크기를 줄여준다. 고효율 레귤레이터는 작동 시 배터리 에너지를 보존한다.

MAX20345는 ▲리튬 이온 배터리 충전기 ▲초저 대기 전류를 구현한 전압 레귤레이터 6개 ▲ 900nA의 나노파워(nanoPower) 벅 3개 ▲550nA의 초저 대기 전류 LDO(Low Dropout) 레귤레이터 3개를 통합했다.

2개의 부하 스위치는 시스템 주변 장치와 연결을 차단해 불필요한 배터리 소모를 최소화한다.

벅 부스트와 벅 모두 다이내믹 전압 스케일링(DVS)를 지원해 적합한 조건에서 낮은 전압을 사용해 전력을 추가 절감할 수 있다.

MAX20345는 56개의 범프, 0.4mm 피치(pitch), 3.37mm x 3.05mm 웨이퍼 레벨 패키지(WLP)로 제공된다.

케빈 앤더슨(Kevin Anderson) IHS 마킷(IHS Markit) 전력 IC 리서치 부문 선임 애널리스트는 “피트니스 및 건강용 웨어러블 전자 제품 시장은 2020년 1억 1400만대 규모로 성장할 것으로 예상된다”라며, “시장 성장에 맞춰 심박 수, 혈중 산소 포화도 등 건강 신호 측정을 위한 보다 우수하고 정확한 센싱 기술에 대한 수요도 증가하고 있다”라고 설명했다.

프랭크 다울링(Frank Dowling) 맥심 인터그레이티드 인더스트리 및 헬스케어 사업부 관리 이사는 “MAX20345는 웨어러블 및 상시 접속 애플리케이션을 위한 맥심의 초저전력 PMIC 포트폴리오를 확장한다”라며, “손목에 착용하는 폼팩터에서 최고 감도의 광학 센싱을 구현함으로써 보다 정확하게 생체 신호를 측정할 수 있다”라고 말했다.