웨어러블 기기의 전력 효율을 높이려면?

웨어러블 MP3 플레이어를 켜고 조깅을 해본 적이 있다면 배터리 전원이 얼마나 중요한지 잘 알고 계실 겁니다. 집을 나서기 전에 음악이나 팟캐스트 또는 오디오북을 재생할 수 있는 배터리 게이지가 충분한지 반드시 확인할 필요가 있습니다.

-

“Power is power”

말 그대로, 웨어러블에서 배터리 전원은... 힘입니다!

-웨어러블 및 히어러블 기술이 시작된 이래로 설계 엔지니어는 기기를 개발할 때 전원을 염두에 둬왔습니다. 욜 디벨로프먼트(Yole Développement)의 2020년 연구에 따르면 이러한 컨수머 기기의 시장은 2025년까지 2배로 성장할 것으로 예상됩니다.

이 연구는 소형화 및 전력 소모 최적화 설계에서 MEMS(micro-electro-mechanical-based systems) 기술이 여전히 핵심임을 재확인했습니다. 또한 이 보고서는 컨수머 웨어러블이 의료 부문에서 점점 더 존재감을 강화해 나가고 있다고 밝혔습니다.

예컨대 설계자들은 인슐린 관리 및 심장 모니터링용 스마트 주얼리, 질병 감지용으로 삼킬 수 있는 디바이스, 심장 건강상태 및 수술 후 모니터링을 위한 스트레처블 센서 등의 헬스케어 기기들을 개발하고 있습니다.

-이번 포스트에서는 아나로그디바이스(Analog Devices), 셈텍(Semtech), ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics)의 웨어러블 기술을 살펴보겠습니다.

웨어러블 기기의 전력 효율을 높이려면?

-

웨어러블에 더 많은 전력 제공

초저전력 웨어러블 및 사물인터넷(IoT) 기기를 위한 아나로그디바이스의 MAX20303 웨어러블 전력 관리 솔루션은 유연한 전력 최적화 전압 레귤레이터를 포함하고 있습니다. 이 디바이스는 다양한 기능을 프로그램하고, 온도 및 공급 전압 판독 기능 같은 디바이스 상태를 판독하는 데 사용되는 I2C 인터페이스를 통해 설정이 가능합니다. MAX20303에는 충전 상태(SOC)를 확인하기 위해 리튬(Li+) 배터리의 내부 비선형 역학을 시뮬레이션하는 연료 게이지를 포함한 완전한 배터리 관리 솔루션이 포함되어 있습니다.

-크기, 전력 소모, 소형의 센서가 관건인 웨어러블 및 히어러블 애플리케이션에 사용되는 정전 용량 컨트롤러를 원하는 설계자라면 셈텍(Semtech)의 웨어러블용 SX9210 스마트 근접 센서를 검토해 볼 만합니다. SX9210은 인이어 감지, 테이블 위 감지 및 근접 감지와 같은 기능을 위한 스마트 센스 엔진(Smart Sense Engine) 외에도 최대 3개의 정전용량 센서 입력을 사용합니다. SX9210 센서는 자체적으로 전원을 끄거나, TV 재생 또는 일시 중지, 볼륨 변경 등을 할 수 있습니다.

-ST마이크로의 LSM6DSO32XTR iNEMO 관성 모듈은 웨어러블 설계에 내구성을 높여줍니다. 이 모듈은 웨어러블, 낙하 감지, 탐색 및 자산 추적 앱에서 최적의 모션 감지를 제공하기 위한 센싱 정밀도와 올웨이즈온 저전력 기능을 통합하고 있어 스마트 워치, 스포츠 장비, 모션 추적, 제스처 감지, 추락 감지 등에 이상적입니다. 이 가속도계는 전력 소모를 절감할 수 있도록 절전 모드에서 동작 모드로 전환(활성화) 및 절전 모드로 복귀(비활성화) 기능을 제공합니다. 또한 데이터 패턴이 사용자 정의 클래스 집합과 일치하는지 여부를 식별할 수 있도록 머신 러닝 코어 로직도 통합하고 있습니다. 일반적으로 애플리케이션 사례로는 달리기, 걷기 또는 운전과 같은 활동에 대한 다양한 감지 기능들이 포함됩니다.

이번 욜 디벨로프먼트의 연구를 통해 확인한 웨어러블 및 히어러블 기기의 설계와 개발에는 한계가 있습니다. 하지만 제조사들은 보다 혁신적인 전원 솔루션을 만들고 기기 설계 엔지니어는 해당 제품의 전원을 개발 및 최적화함으로써 이러한 기술을 발전시켜 나가고 있습니다.

-