如(rú)何更有(yǒu)效的(de)提高(gā外子o)可(kě)穿戴設備續航

薄、小(xiǎo)、輕是對可(kě)穿戴設備的(de)基本要求，也(yě)解釋了為知爲什(shén)麽可(kě)穿戴技術(shù)的她答(de)短闆是電池續航時間。土人傳統符合要求的(de)電筆笑池有(yǒu)锂電池紐扣電池，這種電池對音都傳感器(qì)和(hé)其他(tā)的(de)小(x雪月iǎo)功率穿戴設備來說足夠了，但(dà綠吃n)它很難跟上(shàng)越來越多的(de)拍姐可(kě)穿戴設備的(de)腳步，比如(rú)健康有黃帶和(hé)智能(néng)手表。有亮現在大(dà)多數智能(néng)手表電司窗池隻夠用(yòng)一天。

圖一： Apple Watch鄉是 是蘋果第一款可(kě)穿戴，具有(yǒ器些u)革命性的(de)新技術(shù)和睡老(hé)開(kāi)創性的(d月視e)用(yòng)戶界面。

對這些類型的(de)設備來說，提畫懂高(gāo)電池續航是獲取西謝市場(chǎng)份額的(de)關鍵，上來這将是一個(gè)龐大(dà)的月林(de)市場(chǎng)離報，預測将在 2018年達到(dào) 3.8
億個(gè)單位。能(néng)量們水收集，無線充電，電池管理(l小也ǐ)，電源管理(lǐ)和(hé)放請低消耗解決方案都(dōu)是事市在可(kě)穿戴設計(jì)中提高(g懂去āo)續航的(de)可(k作還ě)選擇方案。本文(wén)章紅我(zhāng)将重點介紹有(yǒu朋議)關這些領域的(de)最新技術(為公shù)，來幫助可(kě)穿戴設備的(de)設計(jì)師(水可shī)們創造優秀的(de)電源方案并上謝更好的(de)做好電源分(fēn)配工(g還厭ōng)作。

能(néng)量收集電源管理視中(lǐ)

能(néng)量汲取于多笑身體，如(rú)體溫和(hé)肢幹的(de)喝窗運動，或者來自環境如(rú)環境光(guāng)媽是線攜帶的(de)僅微瓦到(dào文機)毫瓦單位的(de)能(néng)量—不足以支撐章校智能(néng)手表的(de)使用(yòng城生)。德州儀器(qì)(TI)有(yǒ亮睡u)一種設備，bq25570，它能(néng)喝國把收集到(dào)的(de)間黃
300 到(dào) 400 毫懂快瓦一下推到(dào)能(néng)給電池充電的(生線de) 3 到(dào) 5V。雖然現在這不頻討能(néng)産生足夠智能(去鐘néng)手表工(gōng)作的(de)電量，但算亮(dàn)至少(shǎo)能(néng)延長工(體書gōng)作時間。“超低功耗高(gāo)能務金(néng)量采集管理(lǐ)集成電路(lù)”如(rú) bq25570窗懂，也(yě)包括一個(gè)提供能(視銀néng)第二種電力運營系器技統的(de)高(gāo)習理效 nano-電源降壓變換器(qì)。

傳統電池充電(usb 或适配器(qì) 市地)

我們當然可(kě)以給可(kě)穿戴設備的(de)電池用(yòng)傳統方式充電，通過近們 usb 或适配器(qì)連接。輛我TI 的(de)新 bq25100
單電池锂電池充電器(qì)提供了一個(gè)微朋去型解決方案幾乎相(xiàng)當于器著現存電源方案的(de)一半，同時它又(yòu美山)能(néng)在成本敏秒和感的(de)可(kě)穿戴市場(c司線hǎng)裏支持低成本适配器(qì)的(d和草e)使用(yòng)。充電器(qì)有(y和低ǒu)高(gāo)達 30V
的(de)輸入電壓和(hé) 6.5V 的(de農西)輸入電壓保護，除了其他子件(tā)的(de)保護參數。

Maxim 的(de) MAX14676樂討/76A 爲可(kě)穿戴設備的(de)電源充電管理(lǐ靜自)提供了另一種選擇。高(gā靜行o)度集成的(de)MAX14676/76煙是A，我們可(kě)以把它描述爲“師河可(kě)穿戴電源管理(lǐ)方案集成電路算計(lù)”，它不止包括線性的(de)充電電路(工少lù)，也(yě)包括延長續航時大(dà)量明得的(de)低消耗能(néng)源管理(l秒不ǐ)周邊節約主機闆的(de)空市中間。這些包括一個(gè)
1.8V 的(de)低靜态電流(lq)200黃朋mA 的(de)降壓調節器(秒讀qì)，3.2V 的(de裡黑)低靜态電流 100mA
低壓差線性穩壓器(qì)(LDO媽爸)，2.0V“永遠打開(kāi)”50µA得空LDO，+5V 安全輸出 那是LDO，6.6V 低 Lq120µA 電荷白歌泵，甚至 5V 到(dào) 17V
的(de)輸出激增轉換器(q女湖ì)可(kě)支持廣泛種類的(de)顯示選嗎音項。

bq25100 和(hé) MAX14676/通一76A
都(dōu)能(néng)與無線電力接收器(qì)/發射器(qì)搭配，提供可(kě)穿戴設備設計(jì)的(de)無線充用雪電能(néng)力。

兼容 Qi 标準的(d她們e)無線充電方案

無線充電由于其便捷性變得很受穿戴設備的(d但弟e)歡迎。和(hé)傳統線性充電方式相(x作水iàng)比，消費者更傾向于這歌直接把智能(néng)手表放(光哥fàng)在無線充電基座上麗朋(shàng)，而不是到(dào)處找充妹制電線和(hé)插座并連接三者爲智能商日(néng)手表充電。因此，許很城多的(de)無線充電方案适用(你拿yòng)于種類豐富的(de)産品。以下重點介開金紹了德州儀器(qì)的(d要相e)方案。

TI 提供了一個(gè)無線充電方案的(習新de)前沿設計(jì)，TID玩費A-00318，可(kě)适用(y問東òng)于低功率穿戴設備。這種方案可(k上錢ě)以搭配之前我們介紹過的(de) bq2靜見5100
單電池锂電池線性充電器(qì)，和(hé)資但一個(gè) Qi com國綠pliant 無線電源接收器吃你(qì)來滿足整個(gè) Qicom兒他pliant 無線充電方案。Qi
是一個(gè)無線充電設備雨科的(de)國際互通标準;任何 Qi 認快費證的(de)無線電源接收設備拿外，如(rú) Moto 360 智能(nén老兵g)手表，能(néng)夠在少遠有(yǒu) Qi 認證的(de)所有讀紅(yǒu)基座上(shàng)完成充電。因此，小業任何執行(xíng)
TIDA-00318 的(我雜de)可(kě)穿戴設備都(dōu)該獲得 Qi我歌 認證在 Qi 充電基座上(shàng)工白影(gōng)作。TIDA-00318 爲
135mA 充電規格而設計(jì)，而且體媽購積很小(xiǎo)，僅爲 5x15mm2。

對一個(gè)更小(xi兒朋ǎo)的(de)可(kě)穿戴設備無線充電接收器(qì)方案，T算煙I 有(yǒu) TIDA-00329雪月 參考設計(jì)。它隻有(yǒ開房u)
5.23mm x 5.48體西mm合并了你(nǐ) bq51003 Qi co生明mpliant 無線電源接收器(qì)或 b來行q51050B/51B Qi 南紙compliant
無線充電。這種微型設計(jì)能(néng)提術匠供高(gāo)達 2W 的(de)電量個愛。

在無線電源發射器(qì海厭)上(shàng)，或者可(kě)穿戴設備無線充電方案充電基座的(de)一面，TI 提供了從行 TIDA-00334 不電參考設計(jì)。在小(xi刀自ǎo)型可(kě)穿戴設備發射器(qì)的(de)設計(jì)亮森上(shàng)采用(yòng)他習了 bq500212A IC。河北微型 usb 連接器(qì)的(de)電源是 5V。低功率微木設計(jì)支持接收器(qì)的(de來開)輸出功率高(gāo)達 2.吃事5W。

TIDA-00334 無線發射器(qì)參銀頻考設計(jì)陳列在一個(gè) 30街林mm 的(de)區域内，匹配少水 Wurth coil76藍短0308101103 的(de)圓直徑，隻比行吧一個(gè) 15
分(fēn)美(měi)元或 2 歐硬币聽分大(dà)一點。

圖二： Wurth
ElektroNIk‘s WE-WPCC 無線科大充電接受器(qì)線圈符合 WPC 的區玩(de) Qi 标準 。

可(kě)穿戴設備中的(de)電源管理(lǐ街什)技術(shù)

超低功耗的(de)電源轉換是實現草海可(kě)穿戴設備最佳電源續航的(de)關鍵。以下是一些最照視新的(de)低功率産品或者高(gāo)效照友直流-直流轉換産品。

TI 的(de) TPS727x數林x 系列，250mA LDO不廠s 特色是有(yǒu)著(的很zhe)極小(xiǎo)的(d能鄉e)僅爲 7.9µA 靜态電流，低漏失電流(10海坐0mA 典型電壓爲
65mV，200mA 典型哥南電壓爲 130mV，250mA 典型謝票電壓爲 163mV)，寬輸出電壓和路請(hé)負載瞬态響應。LDO
還有(yǒu)一個(gè)特點是有(yǒ一熱u)著(zhe)高(gā兒樂o)電源電壓抑制(zhì)要年比(PSRR)，在 RF 應弟著用(yòng)上(shàng)有(yǒ畫唱u)著(zhe) 1kHz 70dB 的(d金人e)平穩表現，有(yǒu)著(zhe)小(xiǎ好個o)的(de)低成本的(de) 10µA 陶瓷件土電容器(qì)。

如(rú)今 TI 推出的(de)還有(yǒ裡樂u) TPS82740B 20做弟0mA 升降壓轉換模塊，歌紙能(néng)提供 95%的(d暗年e)轉換率，在工(gōng)作時僅消耗3呢的60nA lq，而安靜時更飛跳僅爲
70nA。小(xiǎo)型模塊可(kě)用(y長下òng)于完全整合，合并了交換調整器(qì)理如，感應器(qì)和(hé)輸入/輸出電容 9知冷-bump MicroSiP™組件(ji議和àn)，實現了僅 6.7mm2 大(業兒dà)小(xiǎo)的(de)尺寸。

圖 3： 低功率 TP慢店S82740x 360nA Mic是弟ro SIP 升降壓轉換器(q妹商ì)模 塊

升壓轉換通常不如(rú)降壓轉爸船換有(yǒu)效率。不過，匠兵在各種系統電路(lù)中對電池升壓很常低時見，尤其是顯示電路(lù)，舊高Maxim 有(yǒu)的線新 1A 升壓轉換器(qì)，MAX8627區友
能(néng)使單電池锂電池的(de)輸出電壓離門從 3V 升高(gāo)到(dà多明o) 5V，并可(kě)實現高(gāo)達95林廠%的(de)轉換率而隻消耗 20µA lq。票紙Silicon Labs 現在有(yǒu) 火上TS33x
升壓轉換器(qì)，擁有(風影yǒu)行(xíng)業(yè)領導子訊的(de)低至 150nA老工的(de) lq。TS33x 增加輸入電樹習壓從 0.9V 到(dào) 3.6白我V，并且有(yǒu) 8 個(gè)朋厭可(kě)選擇的(de)範圍爲 1.8費錢V 到(dào) 5V
的(de)輸出電壓。

藍牙，微控制(zhì)器(qì)和(hé)其它低功率方案

事實上(shàng)，關器當試圖延長可(kě)穿戴設備電池續航時系統中的(de)所有(yǒu)東西(x日如ī)都(dōu)需要考慮到(dào)

一個(gè)常見的(de)省電的話窗(de)方式就是關閉一些高還票(gāo)耗電的(de)功能(néng)，如(r媽信ú)一些處理(lǐ)和(hé舊制)顯示功能(néng)，例如(rú)智能(nén了村g)手表、平闆或電腦(nǎo)。Blu金雜etooth® Smart
或者叫低耗藍牙，已經是大(d遠金à)多數新智能(néng)手表中的(de)玩錯标配，因此是可(kě)穿戴設備無線交流方式标準。藍牙也(y年鐵ě)可(kě)用(yòng)于從智放用能(néng)手機傳送信息到短放(dào)智能(néng)手表，并且長懂 TI
提供了一個(gè)“藍牙可(kě)穿女白戴手表發展系統”叫做 TI M樂長eta Watch™ 确新秒保了相(xiàng)關手表設備的(de)快湖店速發展。Meta Watch SDK/API現話
使在手表上(shàng)從手機應用(yòn作街g)或網絡服務上(shàng空站)接受信息很容易。開(kāi)發系統包括有(雜得yǒu)顯示屏的(de)智能(néng)手表放窗，和(hé)一個(gè) 3 ATM
防水(shuǐ)不鏽鋼外殼，皮帶表，水(s又在huǐ)晶鏡面，震動電機，三軸加速計(西相jì)和(hé)環境光(guāng)感應舊見器(qì)。

圖 4 ：德州儀器(qì) Meta 都又Watch™ Bluetoo近和th® 可(kě)穿戴手表開(kāi)美爸發系統确保了 “ 可(kě)連接手表 ” 應用南雜(yòng)的(de)快速發展
。

Meta 手表平台已爲低功耗優化，基于 TI我討16 位的(de) MSP430™超低功率生員的(de)微控制(zhì)器(qì)關一 (MCU)和(hé) CC2器熱564 藍牙主控器(qì)界面方案。

選擇 MCU 對可(kě)穿戴設備的(de)電源管理(lǐ)很重要，高(g美長āo)效的(de) MCU麗北
能(néng)加速導入數據并迅速明得進入睡(shuì)眠狀态，術說保存電量。低耗能(néng)睡多鐘(shuì)眠模式能(néng件跳)有(yǒu)效減少(shǎ火報o)電源消耗。可(kě)穿戴設備的(de)設計(jì)者比之前裡北有(yǒu)更多 MCU 的(de)選擇，32畫短 位比 16位更有(yǒu)成本競争力。爲物雨成本和(hé)功率敏感的(de) 到師MCU 優化的(de)
ARM的(de) Cortex-M爸我 系列 32 位處理(lǐ)器(qì)核心已經亮和能(néng)預見到(dào)在可快中(kě)穿戴市場(chǎng)的(de)成功現吃。從超低功耗的(de) C筆關ortex-M0 和(hé錢朋) M0+到(dào)高(gāo)性能(花裡néng)的(de)
Cortex-M7，ARM Cort老照ex-M 系列可(kě)以提供能(nén見醫g)滿足不同需求的(de)各種穿戴設備。基于 舞道ARM-Cortex-M 系列的你件(de) MCU
如(rú)今許多廠(chǎng)商都(d紙水ōu)可(kě)提供，包括舞那德州儀器(qì)，和(hé) S西高TMMicroelectronics，有(報來yǒu)著(zhe) STM32 MCU 巨大吧友(dà)的(de)生産線，包括 STM3報務2L1 和(hé) L0 超低功耗
MCU。

最後，一定要考慮到(dào)可(kě)穿戴設備中無數傳感器(qì)的(de)電源管理(兒唱lǐ)。傳感器(qì)技通化術(shù)是加速可(kě)穿戴市場(chǎ得東ng)發展的(de)催化劑。但(dà票雨n)是我們不能(néng)站有忘記傳感器(qì)的(de)外圍熱下電路(lù)。STMicro裡紅
可(kě)用(yòng)于有(yǒu)低功耗雜自傳感器(qì)信号調理(lǐ)的(de)可(要工kě)穿戴傳感器(qì)，它的(de)答銀QA4NP 低功耗四通道運算放(fàng)大(dà)器(qì)，每通道隻消耗 580nA(在鄉山 1.8V
的(de)電源供給下)。

以上(shàng)隻是對低線舊功耗電源管理(lǐ)技術(shù)答到的(de)管中窺豹，和(hé)産品協訊關作來設計(jì)能(néng)滿足可(kě)穿制麗戴市場(chǎng)超低功耗電源系統是激放錢發這個(gè)市場(chǎng)的(d紙好e)關鍵，有(yǒu)必要認識到(dào)超喝船低功耗設備不僅對穿戴設備很重要醫船，新的(de)低耗技術(sh北河ù)對那些依賴電池供電和(hé)能(né麗讀ng)量收集供電的(de)應用(yòng)也(技快yě)很重要。

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