能量收集、超低功耗、無(wú)線充電，可穿戴設(shè)備離不開我們仨

　　2014年，可穿戴設(shè)備成為消費(fèi)者的新寵，預(yù)示著另一種先進(jìn)的電子消費(fèi)品正在普及中，或許從蘋果發(fā)布的吸引眼球的Apple Watch可以說(shuō)明一二。但是，我們明顯看到，可穿戴設(shè)備的電池續(xù)航依舊顯得差強(qiáng)人意，解決掉電池續(xù)航問(wèn)題，或許才能夠真正促進(jìn)可穿戴設(shè)備大熱。

　　我們知道，可穿戴設(shè)備的上下游產(chǎn)業(yè)技術(shù)涉及傳感器、存儲(chǔ)器、電池、觸控模組、語(yǔ)音交互技術(shù)、體感相關(guān)產(chǎn)品等諸多環(huán)節(jié)，而其中，最影響使用體驗(yàn)的莫過(guò)于功耗問(wèn)題，我想，誰(shuí)也不愿意自己的智能手表要每天充電吧?故此，我們認(rèn)為，超低功耗技術(shù)、能量采集技術(shù)、無(wú)線充電技術(shù)將是三大要素。

　　德州儀器高性能模擬半導(dǎo)體產(chǎn)品部電池管理產(chǎn)品市場(chǎng)及應(yīng)用經(jīng)理文司華博士亦認(rèn)為：功耗、電池壽命都是阻礙可穿戴設(shè)備市場(chǎng)發(fā)展的因素，將來(lái)，這些領(lǐng)域會(huì)持續(xù)成為創(chuàng)新的焦點(diǎn)。

　　鑒于超長(zhǎng)電池壽命對(duì)于大多數(shù)可穿戴設(shè)備是一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)因素，電源管理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)低功耗可謂其最高“生存法則”。TI推出的業(yè)界最小、最低功耗的線性電池充電器以及靜態(tài)電流流耗僅為 360nA 的全面集成型微型 DC/DC 電源模塊，可幫助延長(zhǎng)可穿戴電子設(shè)備、遠(yuǎn)程傳感器以及 MSP430™ 微控制器應(yīng)用的電池使用壽命，從而可為超低功耗設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的電源管理方式。

　　據(jù)文司華博士介紹，其bp25100單體鋰電子電池充電器采用0.9毫米×1.6毫米WCSP封裝，可支持尺寸僅為之前一半的充電器解決方案。bp25100支持高達(dá) 30V 的輸入電壓，不僅可對(duì)低至 10mA 或和達(dá) 250mA 快速充電電流進(jìn)行準(zhǔn)確控制，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)低至 1mA 的充電終止，從而支持微型鋰離子紐扣電池。此外，bq25100 還支持不足 75nA 的漏電流，可延長(zhǎng)待機(jī)運(yùn)行時(shí)間。

　　文司華博士稱，“這是業(yè)界最小、最低功耗的線性充電器”，bp25100的實(shí)際尺寸大小甚至小于無(wú)源器件，在可穿戴設(shè)備中具備非常好的應(yīng)用前景。

　　而且TI還在能量采集技術(shù)上發(fā)力，電源采集器及降壓轉(zhuǎn)換器可高效提取和管理從光源、熱源、電磁和振動(dòng)能量等廣泛能量源產(chǎn)生的功率從微瓦特(μW)管理轉(zhuǎn)變?yōu)楹镣咛?mW)。比如BQ25504就是一款新集成納米智能能源收集電源管理解決方案，其低靜態(tài)電流、高轉(zhuǎn)換功率、連接各種能量源和能量存儲(chǔ)元件的靈活性，使得 IC 在市場(chǎng)上脫穎而出，它非常適合有特殊需要的超低功耗的應(yīng)用，諸如智能手環(huán)等產(chǎn)品。

　　為解決可穿戴設(shè)備的電池續(xù)航問(wèn)題，還可添加無(wú)線充電功能，針對(duì)無(wú)線充電TI 同樣有先進(jìn)的解決方案，在bp25100基礎(chǔ)之上，在相同的電路板上將符合 Qi 標(biāo)準(zhǔn)的 bq51003 2.5W 無(wú)線充電接收器與 bq25100 線性充電器進(jìn)行配對(duì)。這兩款器件可讓尺寸為 75 平方毫米的最新 TI Design 參考電路板的功能更為齊全。TI 一直支持 Humavox 將 bq25100 整合在其無(wú)線充電解決方案中，該解決方案適用于采用了 Humavox ETERNA? RF 無(wú)線充電平臺(tái)的可穿戴設(shè)備與便攜式醫(yī)療保健設(shè)備。

　　“可穿戴設(shè)備用電池目前嚴(yán)格意義上無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速充電，首先要解決高密度難題。但無(wú)線充電可以在1小時(shí)內(nèi)充上大部分電量，例如80%，某種程度上滿足了快充需求。”文司華博士表示。

　　同時(shí)，文司華博士強(qiáng)調(diào)，無(wú)線充電由于成本的限制因素，在可穿戴設(shè)備上的應(yīng)用尚需時(shí)日，而且無(wú)線充電在一些低端的智能手環(huán)上不見得是一個(gè)重大的賣點(diǎn)。

　　除了功耗，尺寸也是可穿戴設(shè)備中一個(gè)非常重要的考量，文司華博士表示，采用MicroSiP 封裝的電源模組能夠在最小的板級(jí)空間上集成更多的器件，為可穿戴設(shè)備的創(chuàng)新性工業(yè)設(shè)計(jì)提供更多思路。比如 TPS82740A與TPS82740B 步降轉(zhuǎn)換器模塊采用全面集成的 9 焊球 MicroSiP 封裝將開關(guān)穩(wěn)壓器、電感器以及輸入輸出電容器進(jìn)行完美整合，可實(shí)現(xiàn)僅為 6.7 平方毫米的解決方案尺寸。所以說(shuō)MicroSip是一個(gè)很好的技術(shù)，從封裝層面上能夠把產(chǎn)品都集成下來(lái)，關(guān)鍵是不占PCB的空間，從整體設(shè)計(jì)角度來(lái)講，MicroSip模組很小，適合在可穿戴設(shè)備中應(yīng)用，這個(gè)封裝技術(shù)是一種突破。

　　在可穿戴設(shè)備領(lǐng)域，bq25100 充電器以及相關(guān)的MicroSiP電源模組進(jìn)一步擴(kuò)大了 TI 超低功耗電池管理及 DC/DC 轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品陣營(yíng)，其不僅可幫助延長(zhǎng)電池使用壽命，還可在集成無(wú)線充電功能，使得可穿戴設(shè)備在低功耗設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)無(wú)電池工作。可以說(shuō)，TI的超低功耗技術(shù)、能量采集技術(shù)、無(wú)線充電技術(shù)為可穿戴設(shè)備的持續(xù)火爆提供了更多想象空間。