노르딕 세미컨덕터, 독보적인 시스템 관리 기능과 평가키트를 제공하는 다기능 nPM1300 전력관리 IC 출시
핵심 기능을 모두 소형 패키지에 통합한 nPM1300 PMIC는 전력관리 시스템 설계를 간소화할 수 있도록 지원한다. 또한 평가키트와 함께 nPM PowerUP PC 앱을 사용하면, 코딩 없이도 손쉽게 평가 및 구현이 가능하다
노르딕 세미컨덕터(Nordic Semiconductor)는 자사의 새로운 전력관리 IC(PMIC: Power Management IC)인 nPM1300™을 출시한다고 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. 또한 일반적으로 5개 이상의 개별 부품이 필요한 회로를 단일 칩에 통합함으로써 최종 제품의 부품원가(BoM: Bill-of-Materials)를 낮출 수 있다. 이 제품은 nPM1300 평가키트(Evaluation Kit) 및 PowerUP PC 앱과 함께 출시되었다. 개발자들은 이 평가키트와 앱을 사용하여 어떠한 코드도 작성할 필요 없이 nPM1300 PMIC를 간단하게 평가, 구성 및 구현이 가능하다.
또한 이 PMIC는 저전력 무선 애플리케이션을 위한 정확한 연료 게이지 기능과 독보적인 시스템 관리 기능을 제공한다. nPM1300의 독보적 알고리즘에 기반한 연료 게이지 기능은 전압, 전류 및 온도 모니터링을 이용하여 보다 높은 정확도를 제공하는 동시에, 쿨롬 카운터(Coulomb Counter) 유형의 연료 게이지보다 PMIC의 자체 전력소모를 상당히 낮게 유지할 수 있다. 노르딕은 낮은 전력소모를 유지하면서도 높은 정확도를 달성한 최초의 기업으로, 이는 경쟁 PMIC 제품에서는 아직 찾아볼 수 없는 기능이다.
노르딕 세미컨덕터의 PMIC 제품 디렉터인 기에르 코사비크(Geir Kjosavik)는 “노르딕의 새로운 nPM1300은 개발자들이 5개 또는 6개의 개별 부품을 사용하여 시스템 관리 기능을 처음부터 설계할 필요 없이 해당 저전력 제품에 소형의 최적화된 전력관리 솔루션을 손쉽게 추가할 수 있도록 지원한다.”며, “또한 관련 평가키트를 통해 PMIC 개발 및 평가작업의 복잡성을 제거했다. 개발자들은 이 키트와 nPM PowerUP 앱을 통해 소프트웨어를 작성할 필요 없이 신속한 설정으로 애플리케이션의 전력소모를 최소화할 수 있다.”고 말했다.
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. 또한 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 최적화되어 있으며, I2C 호환 TWI(Two Wire Interface)를 통해 구성이 가능하다. 이 인터페이스를 사용하여 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. 일반적으로 이러한 기능은 기존 설계에서는 개별 부품을 통해 구현해야 하지만, nPM1300은 온칩 기능으로 포함되어 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 제공한다. 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) 등이 지원된다. 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 사용하여 코딩을 하지 않고도 쉽게 PMIC를 평가하고 구성할 수 있다. 또한 이 평가키트를 데스크톱용 nRF Connect(노르딕 제품 전반에 사용할 수 있는 개발 소프트웨어)에서 제공되는 nPM PowerUP 앱과 연결하면, 직관적인 그래픽 사용자 인터페이스(GUI: Graphical User Interface)를 통해 nPM1300의 설정을 간단하게 구성할 수 있다. 그런 다음, 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 대량생산될 예정이다. 샘플은 노르딕 한국지사를 통해 확인할 수 있다.
