노르딕, nRF52/nRF53 시리즈 SoC 및 호환 제품을 위한 초저 IQ를 지원하는 초소형 전력관리 IC 출시

노르딕 세미컨덕터(Nordic Semiconductor, 한국지사장: 최수철)는 자사의 첫 번째 전력관리 IC(PMIC: Power Management IC)인 ‘nPM1100®’을 출시했다. nPM1100은 2.075 x 2.075mm의 WLCSP(Wafer Leve Chip Scale Package) 패키지에 과전압 보호 기능을 갖춘 USB 호환 입력 레귤레이터와 400mA 배터리 충전기 및 150mA DC/DC 스텝다운(벅) 전압 레귤레이터를 내장하고 있다. 이 PMIC는 노르딕의 nRF52® 및 nRF53® 시리즈 멀티 프로토콜 SoC(System-on-Chip)에 대한 안정적인 전원 공급과 동작을 보장하고, 애플리케이션 배터리 수명을 극대화할 수 있다. 또한 이 제품은 충전식 리튬이온 또는 리튬폴리머 배터리를 사용하는 모든 애플리케이션에서 범용 PMIC로도 사용할 수 있다. 매우 컴팩트한 폼팩터로 구현된 이 PMIC는 첨단 웨어러블 기기와 커넥티드 의료기기를 비롯해 공간 제한적인 다른 모든 애플리케이션에 매우 적합하다. 

nRF52 및 nRF53 시리즈 SoC 기반의 충전식 리튬이온/리튬폴리머 배터리를 사용하는 블루투스 LE(Bluetooth® Low Energy) 애플리케이션은 nPM1100의 배터리 충전 특성을 활용하여 SoC의 첫 번째 레귤레이터 단계를 바이패스할 수 있다. 또한 이러한 구성으로 nPM1100의 고효율 벅 레귤레이터를 활용하면, 전체 시스템의 전력소비를 줄이는 것은 물론, 150mA의 자체 전류 용량을 통해 다른 시스템 구성요소에서 사용할 수 있는 전류 레벨을 약 10mA에서 100mA까지 증가시킬 수 있다. 

nPM1100은 700nA(보통)의 초저 대기전류(IQ)를 지원하며, ‘운송모드(Ship Mode)’에서 470nA를 추가로 절감할 수 있다. 또한 운송모드에서는 전원 출력이 비활성화되기 때문에 외부 전원스위치가 필요하지 않으며, 운송 중에 제품의 배터리 수명에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. 이 전력관리 솔루션은 수동부품을 포함한 PCB 면적이 23mm2(성능에 최적화할 경우 27mm2까지 증가)에 불과하며, 이는 경쟁 제품에 비해 훨씬 작은 규모이다. 

nPM1100 입력 레귤레이터는 4.1V ~ 6.6V USB 입력 또는 2.3V ~ 4.35V의 연결된 배터리 입력 범위에서 전원을 가져올 수 있으며, 최대 500mA 출력 전류에서 3.0V ~ 5.5V의 비조절 전압을 애플리케이션에 공급할 수 있다. 이 PMIC는 USB 표준 다운스트림 포트(SDP: Standard Downstream Port)와 충전 다운스트림 포트(CDP: Charging Downstream Port) 및 전용 충전 포트(DCP: Dedicated Charger Port)를 감지할 수 있다. 또한 이 입력 레귤레이터에는 최대 20V의 순간적인 과전압 스파이크에 대한 과전압 보호 기능이 포함되어 있다.

이 PMIC의 JEITA 호환 배터리 충전기는 저항으로 선택 가능한 20mA ~ 400mA의 충전 전류와 4.1V 또는 4.2V의 선택 가능한 종단 전압으로 애플리케이션의 리튬이온/리튬폴리머 배터리를 충전한다. 이 충전기는 배터리 과열 보호 기능을 비롯해 자동 완속충전(Trickle)과 정전류 및 정전압 충전 등 3가지 충전 모드를 자동으로 선택할 수 있는 기능이 포함되어 있다. 또한 이 충전기는 방전 전류 제한 기능도 갖추고 있다. 

이 제품의 고효율 DC/DC 벅 전압 레귤레이터는 90% 이상의 효율에서 100µA 이하의 부하 전류까지 동작한다. 이는 입력 시스템 레귤레이터에서 전원을 공급받고, 선택 가능한 1.8V, 2.0V, 2.7V, 3.0V의 레귤레이션된 출력 전압에서 최대 150mA의 전류를 제공한다. 이 레귤레이터는 소프트 스타트업 기능과 히스테리시스 모드 및 PWM(Pulse Width Modulation) 모드 간의 자동 전환 기능을 갖추고 있다. 또한 가장 정확한 전력으로 동작이 이뤄질 수 있도록 FPWM(Forced PWM) 모드도 지원한다.

nPM1100은 모든 설정을 핀으로 구성할 수 있기 때문에 구성 소프트웨어가 필요하지 않다. 이 PMIC는 칩이 제공할 수 있는 출력 전압 및 공급 전류 내에서 동작하도록 설계된 모든 디바이스와 호환이 가능하다. 이 제품의 동작온도 범위는 -40˚C ~ 85˚C이다. 

노르딕의 PMIC 사업부 제품 매니저인 기에르 코사비크(Geir Kjosavik)는 “nPM1100은 PMIC 제품라인 구축에 주력해 왔던 노르딕의 그 간의 노력을 보여주는 결실이다. 지난 10년 동안 노르딕은 보다 쉽게 IoT 세상을 구현할 수 있도록 지원해 왔으며, 이와 함께 동일한 고객들이 동일한 기기에서 배터리를 충전하고, 배터리 수명을 더욱 연장할 수 있는 기술 개발에도 주력해 왔다.”며, “노르딕의 저전력 전문기술과 입증된 기술 블록을 결합하여 구현된 이 플랫폼은 훨씬 뛰어난 에너지 절감 방식을 제공한다. 노르딕은 물리적 공간이 매우 제한적인 소형 애플리케이션에서 효율적인 전력관리와 소형 배터리 충전이 가능한 디바이스를 개발함으로써 전력관리 시장에 진입하게 되었다.”고 밝혔다.

새로운 PMIC는 ‘nPM1100 평가 키트(Evaluation Kit)’와 함께 제공된다. 이 평가 키트는 선택 가능한 모든 설정을 위한 스위치와 운송모드 진입 및 종료 버튼, 배터리용 커넥터, USB 및 PMIC의 모든 핀을 위한 헤더 등을 갖추고 있다. 소프트웨어로 구성을 제어해야 하는 경우 헤더를 통해 스위치를 무효화할 수 있다. 이 평가 키트를 사용하면, 커스텀 하드웨어를 만들 필요 없이 기존 애플리케이션에서 nPM1100 PMIC의 기능을 테스트할 수 있다. 이 평가 키트의 전원 공급은 온보드 마이크로 USB 포트로 USB를 이용하거나 헤더 핀을 통한 외부 DC 전원공급장치 또는 하나의 헤더에 있는 배터리 커넥터를 통해 배터리 전원으로 공급받을 수 있다. 이 평가 키트는 다른 노르딕 개발 키트와 함께 사용하거나 노르딕 이외의 제품에서 이 PMIC의 기능을 테스트할 수 있도록 설계되었다.

nPM1100은 현재 양산 제품과 샘플이 공급되고 있다. 한편 노르딕은 오는 6월 9일, 엔지니어를 대상으로 nPM1100 웨비나를 개최하고, 이 제품에 대한 보다 자세한 정보를 제공할 예정이다. 

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