分享提高可穿戴設(shè)備的電池續(xù)航時(shí)間的方法

薄、小、輕是對可穿戴設(shè)備的基本要求，也解釋了為什么可穿戴技術(shù)的短板是電池續(xù)航時(shí)間。傳統(tǒng)符合要求的電池有鋰電池紐扣電池，這種電池對傳感器和其他的小功率穿戴設(shè)備來說足夠了，但它很難跟上越來越多的可穿戴設(shè)備的腳步，比如健康帶和智能手表?，F(xiàn)在大多數(shù)智能手表電池只夠用一天。

圖一：Apple Watch是蘋果第一款可穿戴，具有革命性的新技術(shù)和開創(chuàng)性的用戶界面。（照片由蘋果公司提供）

對這些類型的設(shè)備來說，提高電池續(xù)航是獲取市場份額的關(guān)鍵，這將是一個(gè)龐大的市場，預(yù)測將在2018年達(dá)到3.8億個(gè)單位。能量收集，無線充電，電池管理，電源管理和低消耗解決方案都是在可穿戴設(shè)計(jì)中提高續(xù)航的可選擇方案。本文章將重點(diǎn)介紹有關(guān)這些領(lǐng)域的最新技術(shù)，來幫助可穿戴設(shè)備的設(shè)計(jì)師們創(chuàng)造優(yōu)秀的電源方案并更好的做好電源分配工作。

能量收集電源管理

能量汲取于身體，如體溫和肢干的運(yùn)動，或者來自環(huán)境如環(huán)境光線攜帶的僅微瓦到毫瓦單位的能量—不足以支撐智能手表的使用。德州儀器（TI）有一種設(shè)備，bq25570，它能把收集到的300到400毫瓦一下推到能給電池充電的3到5V。雖然現(xiàn)在這不能產(chǎn)生足夠智能手表工作的電量，但至少能延長工作時(shí)間?！俺凸母吣芰坎杉芾?a href="http://ttokpm.com/v/tag/123/" target="_blank">集成電路”如bq25570，也包括一個(gè)提供能第二種電力運(yùn)營系統(tǒng)的高效nano-電源降壓變換器。

傳統(tǒng)電池充電（usb或適配器）

我們當(dāng)然可以給可穿戴設(shè)備的電池用傳統(tǒng)方式充電，通過usb或適配器連接。TI的新bq25100單電池鋰電池充電器提供了一個(gè)微型解決方案幾乎相當(dāng)于現(xiàn)存電源方案的一半，同時(shí)它又能在成本敏感的可穿戴市場里支持低成本適配器的使用。充電器有高達(dá)30V的輸入電壓和6.5V的輸入電壓保護(hù)，除了其他的保護(hù)參數(shù)。

Maxim的MAX14676/76A為可穿戴設(shè)備的電源充電管理提供了另一種選擇。高度集成的MAX14676/76A，我們可以把它描述為“可穿戴電源管理方案集成電路”，它不止包括線性的充電電路，也包括延長續(xù)航時(shí)大量的低消耗能源管理周邊節(jié)約主機(jī)板的空間。這些包括一個(gè)1.8V的低靜態(tài)電流（lq）200mA的降壓調(diào)節(jié)器，3.2V的低靜態(tài)電流100mA低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO），2.0V“永遠(yuǎn)打開”50μA LDO，+5V安全輸出LDO，6.6V低Lq120μA 電荷泵，甚至5V到17V的輸出激增轉(zhuǎn)換器可支持廣泛種類的顯示選項(xiàng)。

bq25100和MAX14676/76A都能與無線電力接收器/發(fā)射器搭配，提供可穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)的無線充電能力。

兼容Qi標(biāo)準(zhǔn)的無線充電方案

無線充電由于其便捷性變得很受穿戴設(shè)備的歡迎。和傳統(tǒng)線性充電方式相比，消費(fèi)者更傾向于直接把智能手表放在無線充電基座上，而不是到處找充電線和插座并連接三者為智能手表充電。因此，許多的無線充電方案適用于種類豐富的產(chǎn)品。以下重點(diǎn)介紹了德州儀器的方案。

TI提供了一個(gè)無線充電方案的前沿設(shè)計(jì)，TIDA-00318，可適用于低功率穿戴設(shè)備。這種方案可以搭配之前我們介紹過的bq25100單電池鋰電池線性充電器，和一個(gè)Qi compliant無線電源接收器來滿足整個(gè)Qi compliant無線充電方案。Qi是一個(gè)無線充電設(shè)備的國際互通標(biāo)準(zhǔn)；任何Qi認(rèn)證的無線電源接收設(shè)備，如Moto 360 智能手表，能夠在有Qi認(rèn)證的所有基座上完成充電。因此，任何執(zhí)行TIDA-00318的可穿戴設(shè)備都該獲得Qi認(rèn)證在Qi充電基座上工作。TIDA-00318為135mA充電規(guī)格而設(shè)計(jì)，而且體積很小，僅為5x15mm2。

對一個(gè)更小的可穿戴設(shè)備無線充電接收器方案，TI有TIDA-00329參考設(shè)計(jì)。它只有5.23mm x 5.48mm合并了你bq51003 Qi compliant無線電源接收器或bq51050B/51B Qi compliant 無線充電。這種微型設(shè)計(jì)能提供高達(dá)2W的電量。

在無線電源發(fā)射器上，或者可穿戴設(shè)備無線充電方案充電基座的一面，TI提供了TIDA-00334參考設(shè)計(jì)。在小型可穿戴設(shè)備發(fā)射器的設(shè)計(jì)上采用了bq500212A IC。微型usb連接器的電源是5V。低功率設(shè)計(jì)支持接收器的輸出功率高達(dá)2.5W。

TIDA-00334無線發(fā)射器參考設(shè)計(jì)陳列在一個(gè)30mm的區(qū)域內(nèi)，匹配Wurth coil760308101103的圓直徑，只比一個(gè)15分美元或2歐硬幣大一點(diǎn)。

圖二：Wurth Elektronik's WE-WPCC 無線充電接受器線圈符合WPC的Qi標(biāo)準(zhǔn)。