TI以为在可穿戴设备中,电池一般十分小(例如100 mAh),设备又需求继续几天乃至是几个星期而又不必充电,因而功耗是一个要害的规划考虑要素。因而,高功率转化功率将是一个要害的规划要素。时髦的手腕式可穿戴设备要想坚持其酷炫特色,电子电路需求坚持在极小的尺度以内。这推动了高水平的包含电源办理IC在内的全器材集成。此外,功率器材的占板面积和封装应做到尽或许小。别的,可穿戴设备或许选用新式电源,例如对太阳能或热能进行能量收集。一起,某些产品或许更倾向于非触摸式充电。这些非触摸式充电傍边包含了无线充电。
关于可穿戴电源现在存在的规划应战,总结了以下五点。
1、在锂电池过充或温度过高会导致起火,锂电池的安全性问题仍让人忧虑的一起,充电器应具有简直一切类型的安全规划,包含过压维护、过流维护、过温维护、短路维护和低温充电等,乃至是在充电器IC及处理计划尺度有必要坚持十分小的情况下也是如此。
2、由于可穿戴设备中的电池较小,充电精度的需求进步使为这些小电池充电并非易事。充电器有必要能够供给更小的充电截止电流。换言之,充电器的精度应该更高,达mA级。例如,在智能手机体系中,2,000 mAh电池的正常充电电流为1.2 A(0.6 C),充电截止电流应为正常充电电流的1/10~1/20,即120 mA~60 mA。但是在手环中,由于电池容量或许为100 mAh,正常充电电流将为60 mA,充电截止电流应为6 mA~3 mA。满意这种要求的充电器器材很难找到。
3、可穿戴设备应具有较长续航时刻。一般,假如顾客每天都要为设备充电,他们就会不高兴。在现在许多最好的智能手机都有必要一两天充电一次的情况下,终端用户明显等待能够有所改善。整个电源办理应能够供给高功率的电源转化体系,这包含:稳压器功率,以及稳压器和电池充电器应供给低静态电流、低待机电流和低漏电流。具有极低漏电流和待机电流以及低静态电流的电源办理器材愈加难于规划。
4、乃至是如今最好的电池技能也不能彻底处理电池运转时刻的诉求。咱们需求在运用可穿戴设备的一起,开发新的电源。新式电源的瓶颈在于其转化为可用功率时,功率密度和转化功率极低。
5、在可穿戴设备中,由于湿度、腐蚀等联系,许多产品的失效点为充电/信号衔接器。
针对这些规划应战,TI 的应对办法如下。
1、TI的充电器IC和电量计IC为作业中的电池供给了最广泛的维护和监控。TI在坚持相同水平维护功用的一起缩小半导体尺度的过程中获得了成功。例如,bq24040和bq25100都与JEITA标准兼容。两者都具有Ts输入用于监控电池热敏电阻,以确保充电温度在适宜范围内。bq24040尺度为2mm×2mm,而且在2014 年中期推出bq25100之前是最小的充电器。bq25100尺度为1.6 mm×0.9 mm,与0603尺度的电容适当(图1)。
2、干流可穿戴设备品牌选用TIbq24040/45或bq24232(带电源通路)充电器IC,是由于它们的尺度较小(分别为2mm×2mm和3mm×3mm)、精度较高。而且在适配器衔接时,乃至是电池电量耗尽时,bq24232答应体系当即上电。在先进的可穿戴规划中,精度和电源通路特性最受喜爱。别的,bq25100答应正常充电电流最小为10 mA,而且能够将充电截止电流或预充电电流设置为1mA,这是针对可穿戴设备的业界最高精度。
3、为了在电源办理体系中下降功耗,TI针对可穿戴设备在极低的流耗下作业改造了这些器材。例如,bq25100在作业形式下的静态电流小于1μA,而且在bq25100处于封闭形式时,电池漏电流低至75 nA。一起,“Nano -Buck”TPS62736降压转化器的静态电流极低,仅为380nA,在15nA低负载的情况下,能够协助完成超越90%的功率。与在低负载条件下的传统DC/DC转化比较,这能够延伸30%~50%的电池运转时刻。
4、能量收集技能影响了可穿戴设备的新运用。TPS25504能够从单个太阳能电池(约0.3~0.6V)或TEG(热电发生器,0.3V)等低能量源中获取能量。它对发动电压的要求较低,仅为0.33V,而且能够在低至80 mV的电压下作业。其静态电流也很低,仅为330nA。
5、跟着Moto360等运用获得极大成功,无线充电变成了可穿戴设备,尤其是智能手表的替代性挑选计划。运用无线充电可使可穿戴设备无需运用衔接器,做到更好地密封;无线充电有利于推行带有定制底座的易于充电的运用事例;无线充电Rx引荐是Qi兼容的,这样可穿戴设备能够在任何标准的Qi充电器上进行充电. Tx可所以Qi兼容的,但有些规划限于尺度或特别形状要求,TX线圈需求定制(非Qi标准)。 ST:小体积、单芯片电源办理计划是发展趋势
意法半导体(ST)以为可穿戴设备有以下三点趋势。榜首,超低静态电流和小封装电源办理单芯片是个趋势。该电源办理芯片需集成线性充电、LDO和DC/DC等功用。LDO和DC/DC给其他模块供电,比方蓝牙、传感器、MCU、GPS等。比方,STNS01是一个集成途径办理、3 .1V/ 100mA超低静态电流LDO、线性充电和过放维护的电源办理芯片。整个芯片尺度只要3mm×3mm ,一起待机功耗只要100 nA。途径办理能够确保即插即用,和削减电池充放电次数以延伸电池寿数。3.1V/100mA超低静态电流LDO在没有负载时能够完成1nA的静态电流。线性充电的充电电流能够经过外围电阻设置充电电流从15mA~200mA,能够满意一切各种可穿戴设备对充电电流的要求。