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可穿戴设备如何延长电池续航时间

发布时间:2018-12-17 01:06:01 文章来源:未来智讯    
    可穿戴设备:如何延长电池续航时间作者:未知   摘要:随着可穿戴设备的普及,人们越来越注重可穿戴设备电池续航能力。本文介绍了一种用于满足可穿戴设备最重要的低功耗设计要求的新型降压一升压稳压器。实验表明支持自适应限PFM模式的新型降压一升压稳压器可满足这些要求,从而延长电池续航时间,使下一代可穿戴设备可以连续事务更长时间且事务温度更低。本文网络版地址:http://www.eepw.com.cn/article/279214.htm
  关键词:可穿戴设备;电池;LDO
  DOI:10.3969/j.issn.1005-5517.2015.8.004
  技能行业与市场研讨者相当看好可穿戴设备,可穿戴设备已在帮助各个年龄段的消费者监控日常健身活动和管理事务及个人日程。据市场调研公司ABI Research预测,可穿戴设备市场将以56.1%的年均复合增长率增长,出货量到2018年达到4.87亿单元。由于消费者对设备本能的期望不时上升,所以系统设计工程师面临着设计更小、更高效和功能丰富的解决方案的挑战。
  如今的可穿戴设备包括智能手表,如三星Gear智能手表和苹果手表,它们提供网络连接、高质量显示屏和许多特性。另外还有面向健身的可穿戴设备,如Fitbit Flex和JawboneUP4,它们都为数据采集和健身跟踪而进行了优化。随着可穿戴设备变得越来越流行,消费者都很关心设备的充电周期有多长。电池续航时间是消费者在决定购买哪种可穿戴产品时所考虑的最重要因素之一。
  本文介绍了一种用于满足可穿戴设备最重要的低功耗设计要求的新型降压一升压稳压器。最初考察典型可穿戴系统的框图设计,然后分析新型降压一升压稳压器如何增加功率效率,以延长电池续航时间。本文分析新型稳压器如何使用自适应限流脉冲频率调制(PFM)和强制旁路模式提供从降压到升压的平滑转换,以防止可穿戴设备应用中的信号毛刺,轻负载效率和快瞬态响应在这些应用中至关重要。
  1 可穿戴设备需要降压一升压功能
  典型的可穿戴设备电源解决方案使用至少三个DC-DC稳压器和3-5个LDO,这会占用宝贵的电路板空间。LDO也欠缺降压一升压稳压器的高效率和可靠性。例如,当使用LDO为配备输出电压约为3.3V的锂离子电池的系统外设供电时,来自应用处理器的大突发电流会造成Vin降落到LDO调节电压以下,造成内存重置或应用关断。ISL9120降压一升压开关稳压器(见图1)解决该问题的方法是提供更宽Vin范围和升压功能,以避免在Vin降至低于输出电压时由于低压毛刺造成电池掉电。只需一个选取1.41mmxl,41mm小尺寸封装电感即可实现上述指标,设计工程师无需再在效率或外形上做出妥协。
  ISL9120提供1.8V-5,5V输入电压和1V-5.2V可调节输出电压,使设计工程师可以灵活地满足各种设计需求。其支持强制旁路模式的自适应PFM事务模式和2A开关以高效率支持低负载和高负载电流,确保延长电池续航时间和削减热量生成。该稳压器还以2.5V输入电压和3.3V输出电压提供800mA电流。在系统处于无需稳压器的待机(stay alive)条件期间,其进入强制旁路模式,这可减小功耗,使静态电流小于0.5μA。
  2 近距离审视可穿戴设备
  典型可穿戴设备架构中包括微处理器、内存、显示器、传感器、通讯IC和电池充电块等元件。图2显示了用于基础可穿戴设备的典型电源系统。
  最初,讨论降压一升压稳压器如何为可穿戴系统增加价值。对需要约3.3V-3.6V输入电压的应用,降压一升压稳压器高效地使用电压范围为4.375V-2.5V的广泛新型化学电池。降压一升压稳压器在电池电压(Vbat)为2.5V-3V时处于纯升压模式、然后在Vin≥3V和
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