可穿戴设备正集成越来越多的功用，这为电源办理带来应战。可穿戴设备中的电池一般十分小，设备又需求长期作业而不必充电，因而功耗是一个要害的规划考虑要素。要确保可穿戴设备的时髦性，电路需求坚持在极小的尺度以内，这使电源办理等器材更倾向于选用单芯片处理计划。为应对电池技能难以处理续航时刻的诉求，可穿戴设备有或许选用新式电源，例如对太阳能或热能进行能量收集。
可穿戴设备电源的安全性也不行忽视，充电器需求考虑到各种维护办法。可穿戴设备电源还需求考虑充电精度、显现驱动以及渠道兼容性等一系列的问题。别的，可穿戴设备商场现在还处于起步阶段，有许多可穿戴设备仍是沿袭已有的便携设备电源办理计划做开发。
TI：高精度、低功耗是延伸续航时刻的要害
德州仪器(TI)高功用模仿半导体产品部电池办理产品商场及运用司理文司华博士以为，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。
德州仪器(TI)高功用模仿半导体产品部电池办理产品商场及运用司理文司华博士
关于可穿戴电源现在存在的规划应战，他总结了以下五点。
● 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状况下也是如此。
● 因为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。充电器有必要可以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。可是在手环中，因为电池容量或许为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。
● 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状况下，终端用户明显等待可以有所改善。整个电源办理应可以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。
● 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。
● 在可穿戴设备中，因为湿度、腐蚀等联系，许多产品的失效点为充电/信号衔接器。
《电子技能规划》网站版权一切，谢绝转载
针对这些规划应战，TI 的应对办法如下。
● 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规范兼容。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，并且在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)。
图1：最小的锂电池线性充电器bq25100，静态电流仅75nA，截止电流1mA
● 干流可穿戴设备品牌选用TIbq24040/45或bq24232(带电源通路)充电器IC，是因为它们的尺度较小(分别为2mm×2mm和3mm×3mm)、精度较高。并且在适配器衔接时，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，并且可以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。
● 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在作业方法下的静态电流小于1μA，并且在bq25100处于封闭方法时，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低负载的状况下，可以协助完成超越90%的功率。与在低负载条件下的传统DC/DC转化比较，这可以延伸30%～50%的电池运转时刻。
● 能量收集技能影响了可穿戴设备的新运用。TPS25504可以从单个太阳能电池(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，并且可以在低至80 mV的电压下作业。其静态电流也很低，仅为330nA。
● 跟着Moto360等运用获得极大成功，无线充电变成了可穿戴设备，特别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，这样可穿戴设备可以在任何规范的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规范)。
在可穿戴设备电源产品未来的规划上，文司华表明：“咱们将继续针对可穿戴设备供给高集成度、低功耗、高精度的电源办理器材、充电器、能量收集器和电量计，以及有或许掩盖感应式充电和磁共振充电的无线充电产品。”
《电子技能规划》网站版权一切，谢绝转载
ST：小体积、单芯片电源办理计划是开展趋势
意法半导体(ST)商场部技能司理樊志生以为，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。途径办理可以确保即插即用，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在没有负载时可以完成1nA的静态电流。线性充电的充电电流可以经过外围电阻设置充电电流从15mA～200mA，可以满意一切各种可穿戴设备对充电电流的要求。第二，太阳能充电及无线充电将广泛用于智能手表。跟着国家对节能要求和可穿戴设备用户户外运动比较多的特色，太阳能充电便是一个很好的处理计划。无线充电自身带有封闭性好的特色，特别对一些户外运动或水下运动的可穿戴设备将是一个很好的充电处理计划。第三，AMOLED屏驱动芯片。AMOLED屏将广泛运用于智能手表。跟传统LCD屏比较，AMOLED屏具有更高的亮度、更薄、更好的分辨率和更省电等特色。STOD32W是一个能满意不同尺度要求的驱动芯片。
在可穿戴设备电源方面，ST有许多处理计划，包含：PMIC(电源办理IC)、线性充电器、超低静态电流的LDO、太阳能和无线充电计划、显现屏驱动芯片。比方，STNS01是一款带有途径办理、3.1V/100mA LDO、线性充电和过放维护功用的电源办理芯片。STLQ015具有超低静态电流的LDO。在没有负载的状态下，其静态电流只要1uA，不作业状态下只要1nA。一起，ST还供给太阳能和无线充电计划。STOD32W是一款100mA电流和三路输出的AMOLED屏驱动芯片，最大可以给3”的AMOLED屏供电。SPV1050是一款集成两路LDO的太阳能充电芯片。
“在可穿戴设备电源规划方面，不同芯片渠道厂家将会推出自己不同功用的可穿戴设备处理计划，规划合适不同厂家渠道的电源办理芯片将是一个应战;还有便是超低功耗和小尺度。别的，现在还没有合适不同尺度要求的无线充电。现有的无线充电三大规范下，关于用于无线充电线圈巨细界说都不合适现有可穿戴设备尺度。”樊志生表明，“咱们将会推出更小尺度(比方CSP封装)的电源办理芯片。一起关于现有的无线充电三大规范下，用于无线充电的线圈巨细界说都不合适现有可穿戴设备尺度的状况，ST将推出具有自界说无线充电线圈巨细的处理计划。比方针对智能手表，咱们将会推出根据Qi规范的2.5W无线充电计划。别的，ST计划推出的产品还有：更高功率的AMOLED驱动器芯片，CSP封装的集成线性充电器、LDO或DC/DC等功用的电源办理芯片等。”
最终，他着重：“个人以为应该针对不同消费集体推出不同功用的可穿戴设备。未来几年将是可穿戴设备迸发添加的几年。有必要有更强电池续航才能。低功耗必定是一个趋势。”
《电子技能规划》网站版权一切，谢绝转载
ADI：投合电源办理低功耗、小体积及低成本要求
“可穿戴设备自身是很广泛的概念掩盖各类产品形状，包含传统便携设备(如手表)，也包含在非设备类的穿戴产品中附件上各类传感器从而成为可穿戴设备的范畴，例如衣服鞋帽等。可穿戴设备所供给的功用现在多会集在在东西类(如GPS、环境等)和运动健康类(如计步、睡觉、心率、体脂剖析，以及血氧等)。”ADI公司亚太区医疗职业商场司理王胜介绍道。
他指出，可穿戴设备现状有如下几个特色：整个智能可穿戴设备商场仍是在发动培育阶段，例如功用的丰富性，成果实用性及服务性特征等，都需求进一步的完善;许多功用及功用完成还需求进一步的技能打破，例如功耗、体积以及运用的方便性等;开发可穿戴设备的公司越来越多，简直一切的品牌手机厂商都在进行着某种方法的出资及开发;越来越多的IDH(独立规划公司)参加到相关技能的研制，特别是在软件数据处理方面。
ADI公司亚太区医疗职业商场司理王胜
从可穿戴设备开展趋势视点来看，以下几点或许会被业界重视：微观来看必将是电子设备商场的新的添加点;继续不断的添加并完善健康保健类功用，乃至某些功用抵达或经过医疗级的运用规范;高集成度、小体积、低功耗以及低成本的传感器硬件在将来的可穿戴设备开发中会成为越发要害的要素;后台数据的剖析处理及反应到终端用户将是保持用户继续运用的必经之路。
“ADI作为在传感器及模仿混合信号的抢先供货商，在可穿戴设备范畴也会紧跟客户及商场开展趋势，并用专门的医疗保健团队供给体系级包含软件在内的全方位的计划。除此以外，在投合可穿戴设备中电源办理特定的低功耗、小体积及低成本的要求，例如ADP150、ADP160等，在可穿戴商场都有很好的体现。”王胜表明。
关于ADP16x系列而言，ADP160/ADP161/ADP162/ADP163均为超低静态电流、低压差线性稳压器，作业电压为2.2V～5.5V，输出电流最高可达150mA。在150mA负载下压差仅为195mV，不仅可进步功率，并且能使器材在很宽的输入电压范围内作业。
ADP16x 经过专门规划，使用1μF±30%小陶瓷输入和输出电容便可安稳作业，合适高功用、空间受限运用的要求。ADP160可供给1.2V～4.2V范围内的15种固定输出电压选项(图2)。ADP160/ADP161还包含一个开关电阻，当LDO禁用时，该电阻主动使输出放电。ADP162不包含输出放电功用，其他与ADP160彻底相同。ADP161和ADP163可用作可调输出电压稳压器，仅供给5引脚TSOT封装。ADP163不包含输出放电功用，其他与ADP161彻底相同。短路和热过载维护电路可以避免器材在晦气条件下受损。
图2：ADP160内部框图—固定输出，带输出放电功用
ADP160 和ADP162 供给5 引脚TSOT和4引脚、0.5mm距离WLCSP两种小型封装，是合适各种便携式供电运用的最小尺度处理计划，并可运用在移动电话、数码相机和音频设备、便携式和电池供电设备、后置DC-DC调理以及便携式医疗设备傍边。
别的，ADP150 是一款超低噪声(9μV)、低压差线性调理器，选用2.2V至5.5V电源供电，最大输出电流为150mA。驱动150 mA负载时压差仅为105 mV，这种低压差特性不仅可进步功率，并且能使器材在很宽的输入电压范围内作业。ADP150选用新颖的电路拓扑结构，完成了超低噪声功用，而无需额定的噪声旁路电容，十分合适对噪声灵敏的模仿和RF运用。ADP150在供给超低噪声功用的一起，并不影响其电源按捺(PSRR)或线路与负载瞬态呼应功用。它完成了超低噪声与低静态功耗的最佳组合，使便携式运用的电池运用时刻可到达最长。
ADP150 经过专门规划，在1 μF±30%小陶瓷输入和输出电容状况下便可安稳作业，合适高功用、空间受限运用的要求。它可供给1.8V～3.3V范围内的14种固定输出电压选项。短路和热过载维护电路可以避免器材在晦气条件下受损。ADP150供给5引脚TSOT和4引脚、0.4mm距离WLCSP两种小型封装，是合适各种便携式供电运用的业界最小尺度处理计划。该款产品可运用在移动电话、数码相机和音频设备、便携式和电池供电设备、后置DC-DC调理、便携式医疗设备以及RF、PLL、VCO和时钟电源傍边。
《电子技能规划》网站版权一切，谢绝转载
村田：手机用微型DC/DC转化器沿袭到可穿戴设备中
日前，村田制作所(Murata)在展会推出了可穿戴设备的全体处理计划。展出的可穿戴设备(Murata概念手环，图3)集成了薄膜型温度传感器(用于检测体表的温度)、光传感器(用于检测心率)以及MEMS气压传感器(检测气压，从而检测高度)三种传感器。一起，它还集成了蓝牙智能模块、微型DC-DC转化器，以及片状多层陶瓷电容。关于该产品的续航才能，村田工程师介绍说：“产品的续航时刻取决于详细运用规划。这款展现计划选用CR2032锂锰扣式电池，若一切功用全开，可以作业3～4天时刻。”
其间，该设备选用的微型DC-DC转化器模块系列集成了功率IC、功率电感，以及输入和输出%&&&&&%(图4)。该系列模块尺度为2.5mm×2.0mm×1.1/1.2mm，其特色是体积十分小，抗EMI搅扰才能强。该系列输出电压为1.0V～3.3V，输入电压为2.3V～5.5V，最大负载电流为600mA。它总共有3大类：降压、升降压和升压。
图3：Murata概念手环选用了其微型DC-DC转化器规划
图4：Murata微型DC-DC转化器结构
该电源办理模块系列可用于智能手机、平板电脑、光模块、固态硬盘以及可穿戴规划，其开始便是针对智能手机而开发的。可是因为其具有体积小的特色，可以沿袭到可穿戴运用中。村田工程师以为，可穿戴设备对电源的要求包含：体积小、功率高和EMI特性好(因为尺度小，彼此搅扰的或许性会变大)。关于可穿戴设备往后开展功用会更多的问题，他指出，关于集成型电源模块来说，因为用电方法不一样(电压不同)，就或许需求多路输出。村田针对移动设备有必定经历，有这样的多路产品。往后村田也将凭仗这样的经历，开发一些针对可穿戴运用的电源产品。
该公司另一位工程师弥补说：“现在一般的可穿戴产品的电源规划都选用一颗电源办理芯片(PM%&&&&&%)放在中心，周围配上升压、降压电路的方法来完成。这会形成电路板的面积较大，EMI方面需求做必定调试。这款DC-DC转化器的主芯片和元器材都是经过层叠方法完成，这就可以极大下降占板面积。并且芯片在做好后就现已做了调试匹配，这就可以进步功率、节约空间。该系列模块功率从85%～96%都有，详细取决于客户需求，比方输出电压调整等。”
