휴대용 장치에서 배터리 수명을 획기적으로 연장시켜 주는 16비트 MAXQ® 마이크로컨트롤러
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낮은 전력 및 넓은 동작 범위로 배터리 수명을 연장하는 16비트 마이크로
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Note to Editor:
- MAXQ610은 저전력 전자장치를 위한 16비트 마이크로컨트롤러이다.
- 이 소자는 배터리 수명을 획기적으로 연장해주므로 최대 수개월까지 동작 기간을 연장할 수 있다.
- MAXQ610은 1.7V ~ 3.6V의 넓은 전압 범위에서 동작하므로 기존 마이크로컨트롤러보다 15% 더 많은 배터리 용량을 사용할 수 있다.
- 절전 스톱 모드를 사용할 경우 업계에서도 낮은 200nA(일반)를 소비함으로써 배터리 수명을 더욱 연장해준다.
- MAXQ610은 센서, 적외선 리모트 컨트롤, 검침기 및 데이터 로거와 같은 저전력 애플리케이션에 이상적이다.
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SUNNYVALE, CA—2009년 2월 4일—Maxim Integrated Products (NASDAQ: MXIM) (맥심인터그레이티드프로덕트)는 16비트 마이크로컨트롤러 MAXQ610를 출시했다. 저전력 애플리케이션에서 배터리 수명을 연장하도록 설계된 이 소자는 1.7V ~ 3.6V의 전압 범위에서 동작한다. 배터리 전압은 배터리 수명이 지남에 따라 떨어지기 때문에 넓은 동작 전압 범위는 경쟁 솔루션보다 애플리케이션에서 최대 15% 더 많은 배터리 용량을 사용할 수 있게 해준다. 배터리 수명을 추가로 연장하기 위해 MAXQ610은 스톱 모드에서 매우 낮은 200nA(일반)을 소비하고 액티브 동작 중에는 3.75mA(일반)에서 최대 12MIPS를 제공한다. 이러한 절전 기능을 모두 합치면 소자는 수개월 더 배터리 수명을 연장할 수 있다.
MAXQ610은 저전력 애플리케이션 설계를 간소화하는 저전력 통합 솔루션이다. 이 마이크로컨트롤러에는 USART 2개, SPI™ 마스터/슬레이브 통신 포트, 듀얼 16비트 타이머, 8kHz 웨이크업 타이머 및 전자기계식 또는 용량성 터치 키패드 매트릭스를 지원할 수 있는 최대 38개의 범용 I/O 핀이 내장되어 있다. 이 밖에도 MAXQ610은 소자 복제와 민감한 애플리케이션 코드에 대한 허가받지 않은 액세스를 방지하는 보안 메모리 관리 유닛(MMU)을 제공한다.
MAXQ610은 센서, 범용 리모트 컨트롤, 검침기 및 데이터 로거와 같은 배터리 구동 장치에 이상적이다.
배터리의 환경 영향
미국에서는 매년 약 40억 개의 배터리가 판매되고 있으며 이들 배터리의 대부분은 매립되어 토양과 지하수에 독성 중금속을 유출시키거나 소각되는 경우 대기와 소각로 재에 독성 물질을 배출시킨다. 실제로 건식 셀 배터리는 지자체의 고체 폐기물 흐름에서 전체 수은의 거의 88%와 카드뮴의 50%를 차지한다. 배터리에 일반적으로 들어가는 잠재적으로 위험한 다른 화합물들에는 아연, 납, 니켈, 알칼라인, 망간, 은 등이 있다.
이러한 폐기물은 현재 이른바 "수명이 다한" 배터리의 대부분이 실제로는 상당한 양의 잔량을 갖고 있는 상태로 폐기되고 있기 때문에 문제가 심각하다. 문제는 대부분의 마이크로컨트롤러가 가용 배터리 용량을 완전히 사용할 수 있을 정도로 충분히 낮은 전압에서 동작하지 못한다는 데 있다.
저전력 전자장치에서 배터리 용량 사용의 향상
배터리 구동 장치 제조업체들은 배터리로부터 모든 가용 밀리와트 전력까지 추출할 수 있는 저전력 마이크로컨트롤러를 사용함으로써 생산 제품의 환경 영향을 줄일 수 있다.
서로 다른 최소 동작 전압을 갖는 배터리 기술을 지원하려면 배터리 구동 시스템은 매우 넓은 전압 범위에서 동작해야 한다. 예를 들어 AA 배터리는 셀 당 약 0.8V 또는 2개 AA 셀에서는 1.6V에서 수명의 한계에 도달한다. 그러나 현재 시중에 나와 있는 대부분의 8/16비트 마이크로컨트롤러는 최저 2.0V까지만 동작할 수 있기 때문에 배터리의 20%에 달하는 용량이 사용되지 않은 채 폐기된다.
MAXQ610은 최저 1.7V까지 동작함으로써 이러한 문제를 해결한다. 이렇게 되면 소자는 배터리 용량의 95%를 사용할 수 있다. 소자는 기존 솔루션에 비해 최대 15%까지 배터리 수명을 효과적으로 증대시킴으로써 많은 애플리케이션에서 수개월 동작을 연장할 수 있다.
배터리 수명을 더욱 연장해주는 저전력 스톱 모드 옵션
향상된 배터리 용량 사용 외에도 MAXQ610은 배터리 수명을 더욱 연장하기 위해 향상된 절전 모드를 제공한다.
많은 저전력 애플리케이션은 스톱 모드에서 거의 대부분의 시간을 소비하며 필요한 기능을 수행할 때만 주기적으로 웨이크업한다. 예를 들어 혈당 측정기의 경우 사용자는 하루에 대 여섯 번만 읽으며, 읽기 동작은 각각 1분도 걸리지 않는다. 이러한 경우 장치는 하루의 무려 98%를 스톱 모드에 있게 된다. 동작 중일 때 5mA를 소비하고 스톱 모드에서 1µA를 소비하는 경쟁 마이크로컨트롤러는 (2% x 5mA) + (98% x 1µA) = 101µA의 평균 전류를 소비할 수 있다. 101µA에서 총 1000mAh 정격의 2개 강력한 AA 배터리는 약 1.1년간 사용할 수 있다. 대조적으로 MAXQ610은 액티브 모드에서 3.75mA를 소비하고 스톱 모드에서 200nA를 소비함으로써 배터리 수명을 약 1.5년까지 효과적으로 증가시킨다.
MAXQ610의 스톱 모드 옵션은 설계자에게 스톱 모드 시 저전력 레귤레이터로 스위칭하고, 전원 고장 모니터 전원을 차단하며, 외부 입력이나 내부 초저전력 프로그래밍 가능 8kHz 타이머로부터 웨이크업 이벤트를 발생시키는 유연성을 제공한다. 스톱 모드를 종료할 때 전원 고장 모니터는 마이크로컨트롤러가 코드를 실행하기 전에 시스템 전원이 안정화되었는지 확인한다. 시스템 전원이 최소 동작 전압(1.7V 미만)보다 낮으면 MAXQ610은 전압이 1.7V 이상이 될 때까지 전원 검사 모드로 들어간다.
전례없는 성능 대 전력비를 달성하는 MAXQ RISC 코어
MAXQ610의 핵심에는 고성능 MAXQ RISC 코어가 있다. 이 고유의 구조는 업계 최고의 MIPS/mA 정격을 제공하므로 설계자는 경쟁 마이크로컨트롤러와 동일한 성능을 훨씬 낮은 전력에서 달성할 수 있다.
MAXQ 코어는 사용자 코드 실행을 위해 클록 사이클 사용을 극대화하여 최적의 성능 대 전력비를 제공한다. 경쟁 구조와 달리 MAXQ 코어는 단일 클록 사이클로 거의 모든 명령을 실행한다. 이러한 기능은 명령 대역폭을 증가시키고 설계자가 클록 주파수를 낮출 수 있게 한다. 이 구조는 어느 순간에나 클로킹을 필요로 하는 회로에만 클록을 분배함으로써 소비 전력뿐 아니라 민감한 아날로그 회로에 영향을 미칠 수 있는 잡음도 최소화한다.
IP를 보호하고 소자 복제를 방지하는 보안 MMU
이러한 모든 전력과 성능 향상은 산업 및 상용 장치에 경쟁 우위를 제공하지만 이러한 우위를 유지하기 위해서는 애플리케이션의 IP를 보호하는 것이 필수적이다.
MAXQ610은 개발자가 안전하게 IP를 보호할 수 있도록 여러 차원의 보안을 제공한다. MAXQ610은 사용자 정의 가능한 스크램블링 키를 사용하여 애플리케이션 코드를 저장하므로 역공학 분석이 어렵다. 이 밖에도 제조 시에 사용자가 지정하는 고유의 애플리케이션 키를 불규칙한 형식으로 MAXQ610에 프로그래밍할 수 있다. 이 키는 사용자의 애플리케이션 코드를 MAXQ610 하드웨어에 대해 검증하여 인증이 실패하면 코드를 실행할 수 없다.
설계 시간을 단축하는 개발 툴
신속한 애플리케이션 개발을 위해 MAXQ610 EV 킷을 사용할 수 있다. 마이크로컨트롤러 평가 플랫폼뿐 아니라 모든 필요한 소프트웨어를 제공하는 이 킷은 마이크로컨트롤러의 온 보드 부트로더와 디버깅 기능을 PC측 소프트웨어와 원활히 연결하여 통합된 개발 환경과 통신을 수행한다. 애플리케이션 개발 옵션에는 무료 어셈블리 프로젝트 개발 환경(MAX-IDE), Rowley CrossWorks IDE 및 MAXQ용 IAR Embedded Workbench®(무료 제품 평가를 위한 시간 제한 또는 코드 제한 버전 사용 가능)가 포함되어 있다. MAXQ610에 내장된 JTAG 호환 디버그 포트는 C 및 어셈블리 기반 애플리케이션을 위한 하드웨어 기반 인 서킷 디버깅 및 프로그래밍 지원을 제공한다.
MAXQ610은 초소형 40핀 TQFN 패키지로 제공되며 0°C ~ +70°C에서 동작한다. 제품에 대한 자세한 내용은 korea.maxim-ic.com/Low-Power-Micro를 참고 할 수 있다.
Maxim Integrated Products는 고성능 반도체 제품을 설계, 생산하는 상장 회사로 20억 달러 이상의 연간 매출을 기록하고 있다. 올 해로 창립 25주년을 맞이하는 Maxim은 고객의 제품에 부가 가치를 창출하는 혁신적인 아날로그 및 혼합 신호 엔지니어링 솔루션을 공급하는 것을 기업의 사명으로 추구하고 있다. 현재 Maxim은 산업, 통신, 가전 및 컴퓨팅 시장을 대상으로 5900개 이상의 제품을 개발하고 있다. 보다 자세한 내용은 korea.maxim-ic.com에서 확인할 수 있다.
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