Kako zasnovati polnilni Pogo pin za TWS ušesne čepke?
TWS Wireless Bluetooth slušalke so eden od pametnih nosilnih izdelkov, ki so v zadnjih letih priljubljeni pri moških, ženskah in otrocih. Je majhen in odličen, enostaven za polnjenje, in ima različne oblike. Napolni se lahko tako, da ga damo v polnilni predelek. Ena od osrednjih komponent v polnilnem predalu tws Bluetooth slušalk je pogopinski pogo pin. Slušalke TWS se lahko polnijo prek stika med ženskim koncem pogo pina in moškim koncem v polnilnem predelu. 80 % blagovnih znamk na trgu se odloči za uporabo pogo pin.
Škatla za polnjenje slušalk TWS je idealen scenarij brezžičnega polnjenja z nizko močjo. Brezžična bluetooth slušalka TWS, ki podpira brezžično polnjenje, ima vgrajen modul za prejemanje brezžičnega polnjenja v polnilnem polju, ki ga lahko postavite na brezžični polnilec za polnjenje kot brezžični mobilni telefon za polnjenje, ki se realizira brezžično polnjenje. Funkcija »resnično brezžično« bluetooth + brezžično polnjenje ima boljšo uporabniško izkušnjo in velja za končno obliko TWS prave brezžične Bluetooth slušalke.
Zdaj tws slušalke so v grobem razdeljene na pol-v-uho tipe z dolgimi ročaji in cochlear tip kavlja oblike v obliki slušalke. Oblika slušalk je razmeroma omejena, zato je zasnova polnjenja in polnjenja postala prebojna točka. Slika je prava Polnilni predelek je naredil malo inovacije, z uporabo dvobarvnega postopka injiciranja, temnega in preglednega videza ter notranjega oblikovanja tekstura, in z zaslonom moči, ki ustvarja visokokakovosten, visokotehnološki občutek!
Kako premagati sedem izzivov oblikovanja TWS slušalk?
Tukaj je nekaj nasvetov za pomoč pri reševanju nekaterih najtežjih izzivov v tws zasnovi slušalk, od minimiziranja izgube moči do podaljšanja časa pripravljenosti.
Od izdaje Apple AirPodsa leta 2016 se je pravi trg brezžičnega stereo (TWS) na letni ravni povečal za več kot 50 %. Oblikovalci teh priljubljenih brezžičnih slušalk hitro dodajajo več funkcij (odpoved hrupa, spanje in spremljanje zdravja) za razlikovanje svojih izdelkov, vendar je dodajanje vseh teh funkcij lahko težko z vidika projektiranja inženiring. V tem članku bom pregledal te izzive.
Izziv 1: Zmanjšanje izgube energije z učinkovitim polnjenjem
Velik izziv z brezžičnimi ušesnimi slušalkami je doseganje daljšega skupnega časa predvajanja, ko so ušesni čepki v akumulatorju v celoti napolnjeni. V tem primeru se daljši skupni čas predvajanja prevede na število ciklov, ki jih lahko primer zaračuna ušesne čepke skozi celotno njihovo življenjsko dobo. Cilj je omogočiti učinkovito polnjenje, hkrati pa zmanjšati porabo energije iz polnilnega primera na ušesne čepke.
Polnilni kovček iz baterije izpolni napetost kot vhod za polnjenje ušesnih čepkov. Tipična rešitev je boost pretvornik s fiksnim 5V izhodom, ki je preprosta rešitev, vendar ne optimizira učinkovitosti polnjenja. Ker so baterije za ušesne čepke tako majhne, oblikovalci pogosto uporabljajo linearje polnilce. Pri uporabi fiksnega 5V vhoda je učinkovitost polnjenja zelo nizka - približno (V in - 5 netopirjev) / 5 in - in proizvaja velik padec napetosti na baterijo. Priklopite povprečno 3,6V Li-Ion baterijsko napetost (napol izpuščeno) in 5V vhod je samo 72% učinkovit.
Nasprotno pa z uporabo nastavljivega izhodnega pretvornika ali pretvornika z zagonom v polnilnem primeru proizvaja napetost le nekoliko nad tipičnim napetostnim območjem ušesnih čepkov. To zahteva komunikacijo iz polnilnega kovčka na ušesne čepke, kar omogoča, da se izhodna napetost polnilnega kovčka dinamično prilagaja bateriji ušesnih čepkov, ko se napetost povečuje. To bo zmanjšalo izgube, povečalo učinkovitost polnjenja in občutno zmanjšalo toploto.
Izziv 2: Zmanjšajte splošno rešitev, ne da bi odstranili funkcionalnost
Drugi izziv je splošni izziv oblikovanja majhne baterije - kako zasnovati baterijo, ki je tako majhna kot velika v funkciji. Preprosta rešitev je, da izberete napravo z bolj integriranimi komponentami. Npr.
Visoko zmogljiv lineani polnilnik, ki vključuje dodatne napajalnike za napajanje glavnega sistemskega bloka in je dobra izbira za brezžične slušalke.
Za power-lačne, nizkonapetostne module, kot so procesorji in brezžični komunikacijski moduli, so swap tirnice najboljša izbira za učinkovitost.
Za bloke senzorjev, ki ne potrebujejo veliko moči, vendar potrebujejo nizek hrup, razmislite o uporabi regulatorja nizkega izpusta.
Če vaše brezžične slušalke vključujejo analogne sprednje senzorje za merjenje krvnega kisika in srčnega utripa, boste morda potrebovali tudi pretvornik za povečanje.
Vključite dodatne električne tirnice v polnilnik, da bo njegov faktor oblike manjši. Vendar pa vedno obstaja trgovinska zamenjava med vključevanjem več za manjše velikosti in uporabo bolj diskretnih integriranih vezja (IC) za prožnost.
Izziv 3: podaljšajte čas pripravljenosti
Čas pripravljenosti je pomemben, saj potrošniki pričakujejo, da bodo slušalke predvajale glasbo tudi po dolgih obdobjih neaktivnosti izven polnilnega primera. Razmislite o uporabi litij-ionske baterije z večjo energijsko gostoto v ušesnih čepkih, ki imajo običajno višje napetosti, kot so 4,35 volte in 4,4 volte, tako da je mogoče shraniti več energije. Polni naboj prav tako povečuje čas pripravljenosti. Polnilec baterije z majhnim tokom prekinitve in visoko natančnostjo bo pomagal podaljšati čas pripravljenosti. Če pride do velike spremembe specifikacije toka prekinitve, lahko končate z večjim tokovom prekinitve, kar lahko privede do prezgodnjega prenehanja in nizkega akumulatorja.
Baterija 41mAh se je prekinila pri 1mAh proti 4mAh. Če se nominalni 1mA prekinitveni tok zelo razlikuje in se dejansko konča pri 4mA, bo zmogljivost baterije 2mAh ostala neiskoriščena. Nižji prekinitveni tok in večja natančnost povečata učinkovito zmogljivost baterije.
Nizek mirni tok (IQ) je pomemben tudi za podaljšanje časa pripravljenosti v različnih načinih delovanja. Polnilnik IC z električno potjo in skoraj nič ladijskim načinom toka bo preprečil izsuševanje baterije, preden izdelek doseže potrošnika, kar omogoča takojšnjo uporabo. Močna pot zahteva postavitev kovinsko-oksidnih polprevodnikov polj-efektnih transisttorjev med baterijo in sistemom za upravljanje sistema oziroma poti baterije.
Ko ušesni čepki predvajajo glasbo ali tekoči tek, mora biti trenutna poraba sistema čim manjša. Iskanje polnilnika z nizko tudi zmanjšam I sistema. Polnilci baterij na primer pogosto zahtevajo negativno temperaturno omrežje (NTC) upora za merjenje temperature baterije.
Nekatere rešitve na trgu ne morejo izklopiti toka NTC pri delu v načinu baterije. Ali preveč puščajo (uhajanje lahko presega 200μ, ko ima NTC omrežje 20 kΩ) ali pa zahtevajo dodatno I/I in ga izklopijo s stikalom.
Izziv 4: Varnostna zasnova
Proizvajalci baterijskih paketov imajo pogosto smernice za polnjenje baterij pri različnih temperaturah, baterije pa morajo med uporabo ostati znotraj teh varnih obratovalnih območij. Nekateri zahtevajo standardni profil, kjer se polnjenje ustavi izven meje tople in hladne temperature. Druga podjetja lahko na primer zahtevajo posebne informacije japonskega združenja za elektroniko in informacijsko tehnologijo. Za izpolnjevanje teh temperaturnih profilov poiščite profil s potrebno vgrajeno ali nekaj I twoC programmability. BQ21061 in BQ25155 imata registre za nastavitev temperaturnega okna in ukrepov, ki jih je treba sprejeti v določenem temperaturnem območju.
Zaklepanje podnapetostne baterije (UVLO) je še ena varnostna funkcija, ki preprečuje, da bi se baterija preveč izpuščala in s tem poudarila. Ko napetost baterije pade pod določen prag, UVLO odreže poti praznjenja. Za baterijo Li-Ion, ki je napolnjena na 4.2V, je na primer običajni prag odklopa 2,8V do 3V.
Izziv 5: Zagotavljanje zanesljivosti sistema
Nizka zanesljivost sistema je povzročila, da so se nekateri mikroprocesorji obtičali, ko je uporabnik priključil adapter. Čeprav je to redko, zahteva sistemsko ponastavitev moči, tako da se lahko mikroprocesor ponovno zažene in vrne v normalno stanje. Nekateri polnilniki baterije vključujejo časovnik za ponastavitev strojne opreme, ki izvaja strojno ponastavitev ali cikel napajanja (če ne) sta dve transakciji C zaznani nekje po priključitvi kartice s strani uporabnika. Po ponastavitvi sistema je pot napajanja odklopljena in ponovno povezana z baterijo in sistemom.
Podobno kot časovnik za ponastavitev strojne opreme watchdog, tradicionalni časovnik programa watchdog pomaga tudi izboljšati zanesljivost sistema tako, da ponastavi register polnilnika na privzeto vrednost po obdobju brez transakcij v dvehC. Ta ponastavitev preprečuje nepravilno polnjenje baterije, če je mikroprocesor v napačnem stanju.
Izziv 6: Spremljanje najboljših operativnih področij
Šesti izziv je spremljanje sistemskih parametrov, ki jih je mogoče učinkovito doseči z vgrajenim visoko-natančno analogno-digitalnim pretvornikom (ADC). Merilna napetost baterije je dober parameter, saj zagotavlja priročen, čeprav približen prikaz stanja polnjenja baterije. Praviloma palec, če je stanje pristojbine, ki ga zahteva brezžična slušalka, višje od ±5%.
Vgrajeni ADC z visoko natančnostjo omogoča tudi spremljanje in ukrepanje na temperaturi baterije in deske med polnjenjem in praznjenjem. Drugi parametri, ki jih polnilnik lahko spremlja, vključujejo vhodno napetost/tok, polnilno napetost/tok in sistemsko napetost. Vgrajeni primerjalnik prav tako priročno pomaga spremljati določene parametre in gostitelju pošiljati prekinitve. Če je parameter znotraj normalnega razpona in se primerjalnik ne sproži, gostitelju ni treba nenehno brati parametra zanimanja. BQ25155 je dober primer za spremljanje sistemskih parametrov, saj ima ADC in primerjalnik.
Izziv 7: Poenostavitev brezžične povezljivosti
Nekatere brezžične slušalke imajo funkcijo, ki prikazuje stanje polnjenja slušalk in polnilno kovček na pametnem telefonu, ko so slušalke v polnilnem primeru in je pokrov odprt. Da bi to podprli, morajo slušalke poročati o stanju polnjenja takoj, ko so priključene na kovček, tudi če je baterija izčrpana. Glavni čip mora biti buden, da poroča o stanju polnjenja, zato mora v tem primeru zunanji vir energije napajati ušesne čepke. Polnilec z napajalno potjo omogoča, da sistem dobi večjo napetost iz VBU, medtem ko baterijo polni pri nižji napetosti.
Več funkcij brezžičnega polnilnika slušalk (kot so način ladje, ponastavitev moči sistema, UVLO baterije, točen terminalski tok in poročanje o stanju takojšnjega polnjenja) ni mogoče brez zmogljivosti poti napajanja, kar zahteva, da se tako baterija kot sistem MOSFET postavita vmes za ločeno upravljanje sistema in poti baterije. Slika 5 ponazarja polnilnik s poti napajanja in brez nje.
V zasnovi polnilnega kovček je mogoče videti preklop in lineane polnilce, odvisno od velikosti baterije in hitrosti polnjenja. Preklopni polnilci so učinkovitejši in ustvarjajo manj toplote, kar je pomembno za visoke tokovne tokov 700mA in več. Vklop polnilnikov običajno vključuje integrirano povečanje ali spremljanje funkcije, ki poveča napetost baterije in zagotavlja vhodno napetost za polnjenje ušesnih čepkov. Linearji polnilci so tudi dobra izbira za nizke trenutne baterijske škatle, saj ponujajo nizke stroške in nizek IQ.
Polnilni slušni aparati predstavljajo podobne izzive pri oblikovanju. Običajno so manjši od ušesnih čepkov, tako da so nevidni in zato zahtevajo večjo integracijo moči na manjšem območju. Za vrhunsko zvočno jasnost potrebujejo tudi nizkohučne električne tirnice, vključno s preklopno topologijo kondenzatorja.