Kā izveidot uzlādes Pogo tapu TWS austiņām?
TWS bezvadu Bluetooth austiņas ir viens no viedajiem valkājamajiem izstrādājumiem, ko pēdējos gados ir iecienījuši vīrieši, sievietes un bērni. Tas ir mazs un izsmalcināts, viegli uzlādējams, un tam ir dažādas formas. To var uzlādēt, ievietojot to uzlādes nodalījumā. Viens no galvenajiem komponentiem TWS Bluetooth austiņu uzlādes nodalījumā ir pogopin pogo tapa. TWS austiņas var uzlādēt, saskaroties starp Pogo tapas sievišķo galu un vīrišķo galu uzlādes nodalījumā. 80 procenti tirgū esošo zīmolu izvēlas izmantot pogo tapu.
TWS austiņu uzlādes kaste ir ideāls mazjaudas bezvadu uzlādes scenārijs. TWS bezvadu Bluetooth austiņām, kas atbalsta bezvadu uzlādi, uzlādes kastē ir iebūvēts bezvadu uzlādes uztveršanas modulis, kuru var novietot uz bezvadu lādētāja, lai uzlādētu kā bezvadu uzlādes mobilo telefonu, realizējot bezvadu uzlādi. Bluetooth un bezvadu uzlādes funkcija “patiesi bezvadu” nodrošina labāku lietotāja pieredzi, un tā tiek uzskatīta par TWS patieso bezvadu Bluetooth austiņu izcilāko veidu.
Tagad TWS austiņas austiņu galviņas dizainā ir aptuveni sadalītas daļēji ausīs ieliekamajos tipos ar gariem rokturiem un kohleārā tipa pupiņu asnu formām. Austiņu forma ir salīdzinoši ierobežota, tāpēc lādēšanas un uzlādes dizains ir kļuvis par izrāviena punktu. Attēls ir pareizs Uzlādes nodalījums ir ieviesis nelielu jauninājumu, izmantojot divu krāsu iesmidzināšanas procesu, tumšu un caurspīdīgu izskatu un iekšējās tekstūras dizainu, kā arī strāvas displeju, radot augstas kvalitātes, augsto tehnoloģiju sajūtu!
Kā pārvarēt septiņus TWS austiņu dizaina izaicinājumus?
Šeit ir daži padomi, kas palīdzēs atrisināt dažas no sarežģītākajām TWS austiņu dizaina problēmām, sākot no jaudas zuduma samazināšanas līdz gaidstāves laika pagarināšanai.
Kopš Apple AirPods izlaišanas 2016. gadā patiesais bezvadu stereo (TWS) tirgus ik gadu ir pieaudzis par vairāk nekā 50 procentiem. Šo populāro bezvadu austiņu ražotāji strauji pievieno vairāk funkciju (trokšņu slāpēšana, miega režīms un veselības uzraudzība), lai atšķirtu savus produktus, taču visu šo funkciju pievienošana var būt sarežģīta no projektēšanas inženierijas viedokļa. Šajā rakstā es apskatīšu šos izaicinājumus.
1. uzdevums: samaziniet jaudas zudumus, izmantojot efektīvu uzlādi
Liela problēma ar bezvadu austiņām ir panākt ilgāku kopējo atskaņošanas laiku, kad austiņas akumulatora nodalījumā ir pilnībā uzlādētas. Šajā gadījumā ilgāks kopējais atskaņošanas laiks nozīmē ciklu skaitu, kad futrālis var uzlādēt austiņas visā to kalpošanas laikā. Mērķis ir nodrošināt efektīvu uzlādi, vienlaikus samazinot enerģijas patēriņu no uzlādes korpusa līdz austiņām.
Uzlādes futrālis izvada spriegumu no akumulatora kā ieeju austiņu uzlādēšanai. Tipisks risinājums ir pastiprināšanas pārveidotājs ar fiksētu 5 V izeju, kas ir vienkāršs risinājums, bet neoptimizē uzlādes efektivitāti. Tā kā austiņu akumulatori ir tik mazi, dizaineri bieži izmanto lineāros lādētājus. Izmantojot fiksētu 5 V ieeju, uzlādes efektivitāte ir ļoti zema — apmēram (V in - 5 bats) / 5 collas, un tas rada lielu akumulatora sprieguma kritumu. Pievienojiet vidējo 3,6 V litija jonu akumulatora spriegumu (pusizlādēts), un 5 V ieeja ir tikai 72 procenti efektīva.
Un otrādi, izmantojot regulējamu jaudas pastiprināšanas vai buck-boost pārveidotāju uzlādes korpusā, spriegums tikai nedaudz pārsniedz parasto austiņu sprieguma diapazonu. Tam ir nepieciešama saziņa no uzlādes futrāļa uz austiņām, kas ļauj uzlādes futrāļa izejas spriegumam dinamiski pielāgoties austiņu akumulatoram, palielinoties spriegumam. Tas samazinās zudumus, palielinās uzlādes efektivitāti un ievērojami samazinās siltumu.
2. izaicinājums: samaziniet kopējo risinājumu, nenoņemot funkcionalitāti
Otrs izaicinājums ir mazo akumulatoru dizaina vispārīgais izaicinājums — kā izveidot akumulatoru, kas ir gan mazs, gan liels pēc funkcijām. Vienkāršākais risinājums šeit ir izvēlēties ierīci ar vairāk integrētu komponentu. Piemēram:
Augstas veiktspējas lineārais lādētājs, kurā ir integrēti papildu barošanas sliedes, lai darbinātu galveno sistēmas bloku, un tas ir laba izvēle bezvadu austiņām.
Enerģijas izsalkušiem zemsprieguma moduļiem, piemēram, procesoriem un bezvadu sakaru moduļiem, maiņas sliedes ir labākā izvēle efektivitātes nodrošināšanai.
Sensoru blokiem, kuriem nav nepieciešama liela jauda, bet ir nepieciešams zems trokšņa līmenis, apsveriet iespēju izmantot zemas atbiruma regulatoru.
Ja jūsu bezvadu austiņās ir integrēti analogie priekšējie sensori, lai izmērītu skābekli asinīs un sirdsdarbības ātrumu, iespējams, būs nepieciešams arī pastiprināšanas pārveidotājs.
Integrējiet lādētājā papildu barošanas sliedes, lai tā formas koeficients būtu mazāks. Tomēr vienmēr pastāv kompromiss starp vairāk integrāciju mazākiem izmēriem un diskrētu integrālo shēmu (IC) izmantošanu elastības nodrošināšanai.
3. izaicinājums: pagariniet gaidstāves laiku
Gaidstāves laiks ir svarīgs, jo patērētāji sagaida, ka austiņas atskaņos mūziku pat pēc ilgstošas dīkstāves ārpus uzlādes korpusa. Apsveriet iespēju izmantot augstāka enerģijas blīvuma litija jonu akumulatorus austiņās, kurām parasti ir augstāks spriegums, piemēram, 4,35 volti un 4,4 volti, lai varētu uzglabāt vairāk enerģijas. Pilna uzlāde arī palielina gaidstāves laiku. Akumulatora lādētājs ar nelielu izslēgšanas strāvu un augstu precizitāti palīdzēs pagarināt gaidstāves laiku. Ja tiek veiktas lielas izslēgšanas strāvas specifikācijas izmaiņas, jūs varat iegūt lielāku izslēgšanas strāvu, kas var izraisīt priekšlaicīgu izbeigšanu un zemu akumulatora uzlādes līmeni.
41 mAh akumulators, kas beidzas ar 1 mAh pret 4 mAh. Ja nominālā 1 mA izslēgšanas strāva ir ļoti atšķirīga un faktiski beidzas pie 4 mA, 2 mAh akumulatora jauda paliks neizmantota. Zemāka gala strāva un augstāka precizitāte palielina efektīvu akumulatora jaudu.
Zema miera strāva (IQ) ir svarīga arī, lai pagarinātu gaidīšanas laiku dažādos darbības režīmos. Lādētāja IC ar jaudas ceļu un gandrīz nulles kuģa režīma strāvu neļaus akumulatoram izlādēties, pirms produkts sasniedz patērētāju, ļaujot to nekavējoties izmantot. Strāvas ceļā starp akumulatoru un sistēmu ir jāievieto metāla oksīda-pusvadītāju lauka efekta tranzistori, lai attiecīgi pārvaldītu sistēmu un akumulatora ceļus.
Kad austiņas atskaņo mūziku vai darbojas tukšgaitā, sistēmas strāvas patēriņam ir jābūt pēc iespējas mazākam. Atrodot lādētāju ar zemu, es arī samazinu sistēmas I. Piemēram, akumulatoru lādētājiem bieži ir nepieciešams negatīvs temperatūras koeficienta (NTC) rezistoru tīkls, lai mērītu akumulatora temperatūru.
Daži tirgū pieejamie risinājumi nevar izslēgt NTC strāvu, strādājot akumulatora režīmā. Tie vai nu izplūst pārāk daudz (noplūde var pārsniegt 200µ, ja NTC tīklam ir 20 kΩ), vai arī ir nepieciešama papildu I/O un izslēdziet to ar slēdzi.
4. izaicinājums: drošības dizains
Akumulatoru komplektu ražotājiem bieži ir norādījumi par akumulatoru uzlādi dažādās temperatūrās, un akumulatoriem lietošanas laikā jāpaliek šajās drošās darbības zonās. Dažiem ir nepieciešams standarta profils, kurā uzlāde apstājas ārpus karstās un aukstās temperatūras robežas. Piemēram, citi uzņēmumi var pieprasīt konkrētu informāciju no Japānas Elektronikas un informācijas tehnoloģiju asociācijas. Lai atbilstu šiem temperatūras profiliem, meklējiet profilu ar nepieciešamo iebūvēto vai kādu I twoC programmējamību. BQ21061 un BQ25155 ir reģistri, lai iestatītu temperatūras logu un darbības, kas jāveic noteiktā temperatūras diapazonā.
Battery Undervoltage lockout (UVLO) ir vēl viens drošības līdzeklis, kas novērš akumulatora pārmērīgu izlādi un tādējādi noslogojumu. Kad akumulatora spriegums nokrītas zem noteikta sliekšņa, UVLO pārtrauc izlādes ceļu. Piemēram, litija jonu akumulatoram, kas uzlādēts ar 4,2 V, parastais izslēgšanas slieksnis ir no 2,8 V līdz 3 V.
5. izaicinājums: sistēmas uzticamības nodrošināšana
Zemā sistēmas uzticamība izraisīja dažu mikroprocesoru iestrēgšanu, kad lietotājs pievienoja adapteri. Lai gan tas notiek reti, ir nepieciešama sistēmas jaudas atiestatīšana, lai mikroprocesors varētu restartēt un atgriezties normālā režīmā. Dažos akumulatoru lādētajos ir integrēts aparatūras atiestatīšanas sargsuņa taimeris, kas veic aparatūras atiestatīšanu vai barošanas ciklu (ja ne), pēc tam, kad lietotājs ir pievienojis adapteri, tiek noteiktas divas C transakcijas. Pēc sistēmas atiestatīšanas strāvas padeve tiek atvienota un atkal pievienota akumulatoram un sistēmai.
Līdzīgi kā aparatūras atiestatīšanas uzraudzības taimeris, arī tradicionālais programmatūras uzraudzības taimeris palīdz uzlabot sistēmas uzticamību, atiestatot lādētāja reģistra noklusējuma vērtību pēc perioda, kad nav veikta neviena transakcija divos C. Šī atiestatīšana novērš nepareizu akumulatora uzlādi, ja mikroprocesors ir bojātā stāvoklī.
6. izaicinājums: pārraugiet labākās darbības zonas
Sestais izaicinājums ir uzraudzīt sistēmas parametrus, ko var efektīvi sasniegt ar iebūvētu augstas precizitātes analogo-digitālo pārveidotāju (ADC). Akumulatora sprieguma mērīšana ir labs parametrs, jo tas nodrošina ērtu, kaut arī aptuvenu akumulatora uzlādes stāvokļa attēlojumu. Parasti, ja bezvadu austiņām nepieciešamais uzlādes līmenis ir lielāks par ±5 procentiem.
Augstas precizitātes iebūvētais ADC arī ļauj uzraudzīt un rīkoties ar akumulatora un plates temperatūru uzlādes un izlādes laikā. Citi parametri, ko lādētājs var pārraudzīt, ir ieejas spriegums/strāva, uzlādes spriegums/strāva un sistēmas spriegums. Iebūvētais salīdzinātājs arī ērti palīdz pārraudzīt konkrētus parametrus un nosūtīt pārtraukumus uz resursdatoru. Ja parametrs atrodas normālā diapazonā un salīdzinājums netiek aktivizēts, resursdatoram nav pastāvīgi jālasa interesējošais parametrs. BQ25155 ir labs piemērs sistēmas parametru pārraudzībai, jo tam ir ADC un salīdzinājums.
7. izaicinājums: vienkāršojiet bezvadu savienojumu
Dažām bezvadu austiņām ir funkcija, kas parāda austiņu uzlādes statusu un viedtālruņa uzlādes maciņu, kad austiņas atrodas uzlādes futrālī un vāks ir atvērts. Lai to atbalstītu, austiņām ir jāziņo par uzlādes stāvokli, tiklīdz tās ir pievienotas korpusam, pat ja akumulators ir izlādējies. Galvenajai mikroshēmai ir jābūt nomodā, lai ziņotu par uzlādes stāvokli, tāpēc šajā gadījumā ārējam barošanas avotam ir jābaro austiņas. Lādētājs ar barošanas ceļu ļauj sistēmai iegūt augstāku spriegumu no VBU, vienlaikus uzlādējot akumulatoru ar zemāku spriegumu.
Vairākas bezvadu austiņu lādētāja funkcijas (piemēram, kuģa režīms, sistēmas barošanas atiestatīšana, akumulatora UVLO, precīza spaiļu strāva un tūlītēja uzlādes statusa ziņošana) nav iespējamas bez barošanas ceļa iespējām, kam nepieciešams ievietot gan akumulatoru, gan sistēmas MOSFET. starplaikā, lai pārvaldītu sistēmu un akumulatora ceļus atsevišķi. 5. attēlā ir parādīts lādētājs ar barošanas ceļu un bez tā.
Komutācijas un lineāros lādētājus var redzēt uzlādes korpusa dizainā atkarībā no akumulatora izmēra un uzlādes ātruma. Komutācijas lādētāji ir efektīvāki un rada mazāk siltuma, kas ir svarīgi lielām strāvām 700 mA un vairāk. Pārslēdzamajiem lādētājiem parasti ir integrēta pastiprināšanas vai sekošanas funkcija, kas palielina akumulatora spriegumu un nodrošina ieejas spriegumu austiņu uzlādēšanai. Lineārie lādētāji ir arī laba izvēle zema strāvas līmeņa akumulatoru kastēm, jo tie piedāvā zemas izmaksas un zemu IQ.
Uzlādējamie dzirdes aparāti rada līdzīgas dizaina problēmas. Tās parasti ir mazākas nekā austiņas, tāpēc tās ir neredzamas, un tādēļ tām ir nepieciešama lielāka jaudas integrācija mazākā vietā. Tiem ir nepieciešamas arī zema trokšņa līmeņa jaudas sliedes, tostarp komutācijas kondensatora topoloģija, lai nodrošinātu izcilu audio skaidrību.