노르딕 세미컨덕터(Nordic Semiconductor)는 새로운 전력관리 IC(PMIC)인 nPM1300™을 출시한다고 4일 밝혔다.
nPM1300은 2개의 초고효율 벅 컨버터와 2개의 부하 스위치 및 LDO(Low Drop Out) 전압 컨버터, 그리고 통합 배터리 충전 기능을 갖추고 있어 배터리로 구동되는 애플리케이션에 이상적인 솔루션이다. 또 일반적으로 5개 이상의 개별 부품이 필요한 회로를 단일 칩에 통합함으로써 최종 제품의 부품원가(BoM)를 낮출 수 있다.
이 제품은 nPM1300 평가키트(Evaluation Kit) 및 PowerUP PC 앱과 함께 출시됐다. 개발자들은 이 평가키트와 앱을 사용하여 어떠한 코드도 작성할 필요 없이 nPM1300 PMIC를 간단하게 평가, 구성 및 구현이 가능하다.
또 이 PMIC는 저전력 무선 애플리케이션을 위한 정확한 연료 게이지 기능과 독보적인 시스템 관리 기능을 제공한다. nPM1300의 알고리즘에 기반한 연료 게이지 기능은 전압, 전류 및 온도 모니터링을 이용해 보다 높은 정확도를 제공하는 동시에 쿨롬 카운터(Coulomb Counter) 유형의 연료 게이지보다 PMIC의 자체 전력소모를 상당히 낮게 유지할 수 있다.
노르딕의 nRF52® 및 nRF53® 시리즈는 물론 최근 발표된 nRF54H20™ 최첨단 무선 멀티 프로토콜 SoC(Systems-on-Chip)를 사용하는 개발자들은 nPM1300을 이용해 전력관리 요구사항을 완벽하게 충족할 수 있다. 또 이 PMIC의 비레귤레이션 출력을 이용해 셀룰러 IoT를 위한 nRF9160™ SiP 내부의 벅 레귤레이터에 전원을 공급할 수 있어 nRF9160 기반 애플리케이션의 배터리 충전에도 매우 적합하다.
이 PMIC는 최대 효율 및 소형 크기에 최적화돼 있으며, I2C 호환 TWI(Two Wire Interface)를 통해 구성이 가능하다. 이 인터페이스를 사용해 하나 또는 두 개의 버튼으로 하드 리셋 기능을 통합하거나 정확한 배터리 잔량 측정, 시스템 레벨의 워치독, 전력손실 경고 및 부팅 실패 시 복구 등과 같은 다양한 첨단 시스템 관리 기능을 쉽게 구성할 수 있다. 통상 이런 기능은 개별 부품을 통해 구현해야 하지만, nPM1300은 온칩 기능으로 포함돼 있다.
nPM1300 PMIC는 4V~5.5V 외부 전원공급장치 또는 최저 2.4V의 배터리 전압으로 동작한다. 2개의 전원 레일은 1V ~ 3.3V 및 최대 200mA의 전류까지 구성이 가능한 별도의 DC/DC 벅 컨버터를 통해 레귤레이션된다. 다른 2개의 전원 레일은 외부 소스로부터 최대 100mA의 전류를 스위칭할 수 있는 부하 스위치로 동작하거나 nPM1300으로 직접 전원을 공급받는 경우에는 LDO로도 기능할 수 있다. LDO로 동작하는 경우, 이러한 전원 레일 출력은 최대 50mA의 출력 전류와 1V ~ 3.3V로 구성할 수 있다. 또한 레귤레이션되지 않은 입력 전압은 nPM1300의 출력으로 이용할 수 있다.
nPM1300은 최대 800mA 충전 전류를 지원하고, 3.5V ~ 4.45V 종단 전압을 프로그래밍할 수 있는 선형 충전 모듈을 통해 단일 셀 리튬이온, 리튬 폴리머 및 리튬인산철(LiFePO4) 배터리를 충전한다. 배터리 충전 기능에는 충전 중 칩의 최대 온도를 프로그래밍할 수 있는 자동 온도 조절 기능 또한 제공된다.
이외에도 이 PMIC는 다양한 기능을 구현한다.
표준 USB를 통해 100mA나 500mA, 또는 USB-C를 통해 최대 1,500mA의 전류를 자동으로 제한함으로써 USB 포트를 감지할 수 있으며, 메인 전원이 제거되면 자동으로 배터리 전원으로 전환되는 동적 전원 경로 관리 기능과 프로그래밍이 가능한 웨이크업 타이머를 이용한 초저전류 운송모드(Ship-Mode) 및 휴면모드(Hibernate-Mode) 등을 지원한다.
또한 이 PMIC는 3개의 LED 드라이버와 5개의 GPIO를 갖추고 있어 직렬 명령 대신 시간에 민감한 제어 기능에 제어 라인이 직접 연결되도록 용도를 변경할 수도 있다. nPM1300의 대표적인 적용분야는 첨단 웨어러블 기기 및 휴대용 의료기기 애플리케이션 등이다.
개발자들은 nPM1300 평가키트를 사용해 코딩을 하지 않고도 쉽게 PMIC를 평가하고 구성할 수 있다. 또 이 평가키트를 데스크톱용 nRF Connect(노르딕 제품 전반에 사용할 수 있는 개발 소프트웨어)에서 제공되는 nPM PowerUP 앱과 연결하면 직관적인 그래픽 사용자 인터페이스를 통해 nPM1300의 설정을 간단하게 구성할 수 있다. 이후 IoT 애플리케이션에 사용되는 SoC 또는 마이크로컨트롤러에 이 구성을 포팅할 수 있다.
이 평가키트는 데이터 및 전원 연결을 위한 2개의 USB-C 커넥터와 내부 서미스터를 사용하거나 사용하지 않는 배터리를 위한 JST 배터리 커넥터 및 nPM1300의 모든 연결에 액세스할 수 있는 수형(Male) 핀 헤더 등을 갖추고 있다. 또한 평가키트의 LED 3개와 푸시버튼 4개를 이용하여 PMIC의 GPIO 및 LED 드라이버 기능을 평가할 수도 있다.
nPM1300 평가키트는 현재 노르딕 유통 파트너를 통해 공급되고 있으며, QFN 및 CSP 패키지 기반 nPM1300 PMIC는 2023년 10월부터 대량 생산될 예정이다. 샘플은 노르딕 한국지사를 통해 확인할 수 있다.