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能量收集、超低功耗、無線充電，可穿戴設備離不開我們仨

2014-12-10 20:25:47 本站原創

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2014年，可穿戴設備成為消費者的新寵，預示著另一種先進的電子消費品正在普及中，或許從蘋果發布的吸引眼球的Apple Watch可以說明一二。但是，我們明顯看到，可穿戴設備的電池續航依舊顯得差強人意，解決掉電池續航問題，或許才能夠真正促進可穿戴設備大熱。

我們知道，可穿戴設備的上下游產業技術涉及傳感器、存儲器、電池、觸控模組、語音交互技術、體感相關產品等諸多環節，而其中，最影響使用體驗的莫過于功耗問題，我想，誰也不愿意自己的智能手表要每天充電吧？故此，我們認為，超低功耗技術、能量采集技術、無線充電技術將是三大要素。

德州儀器高性能模擬半導體產品部電池管理產品市場及應用經理文司華博士亦認為：功耗、電池壽命都是阻礙可穿戴設備市場發展的因素，將來，這些領域會持續成為創新的焦點。

鑒于超長電池壽命對于大多數可穿戴設備是一個關鍵設計因素，電源管理技術是實現低功耗可謂其最高“生存法則”。TI推出的業界最小、最低功耗的線性電池充電器以及靜態電流流耗僅為 360nA 的全面集成型微型 DC/DC 電源模塊，可幫助延長可穿戴電子設備、遠程傳感器以及 MSP430™ 微控制器應用的電池使用壽命，從而可為超低功耗設計實現創新的電源管理方式。

據文司華博士介紹，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 30V 的輸入電壓，不僅可對低至 10mA 或和達 250mA 快速充電電流進行準確控制，同時還可實現低至 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，可延長待機運行時間。

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

而且TI還在能量采集技術上發力，電源采集器及降壓轉換器可高效提取和管理從光源、熱源、電磁和振動能量等廣泛能量源產生的功率從微瓦特（μW）管理轉變為毫瓦特（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，其低靜態電流、高轉換功率、連接各種能量源和能量存儲元件的靈活性，使得 IC 在市場上脫穎而出，它非常適合有特殊需要的超低功耗的應用，諸如智能手環等產品。

為解決可穿戴設備的電池續航問題，還可添加無線充電功能，針對無線充電TI 同樣有先進的解決方案，在bp25100基礎之上，在相同的電路板上將符合 Qi 標準的 bq51003 2.5W 無線充電接收器與 bq25100 線性充電器進行配對。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 整合在其無線充電解決方案中，該解決方案適用于采用了 Humavox ETERNA？ RF 無線充電平臺的可穿戴設備與便攜式醫療保健設備。

“可穿戴設備用電池目前嚴格意義上無法實現快速充電，首先要解決高密度難題。但無線充電可以在1小時內充上大部分電量，例如80%，某種程度上滿足了快充需求。”文司華博士表示。

同時，文司華博士強調，無線充電由于成本的限制因素，在可穿戴設備上的應用尚需時日，而且無線充電在一些低端的智能手環上不見得是一個重大的賣點。

除了功耗，尺寸也是可穿戴設備中一個非常重要的考量，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空間上集成更多的器件，為可穿戴設備的創新性工業設計提供更多思路。比如 TPS82740A與TPS82740B 步降轉換器模塊采用全面集成的 9 焊球 MicroSiP 封裝將開關穩壓器、電感器以及輸入輸出電容器進行完美整合，可實現僅為 6.7 平方毫米的解決方案尺寸。所以說MicroSip是一個很好的技術，從封裝層面上能夠把產品都集成下來，關鍵是不占PCB的空間，從整體設計角度來講，MicroSip模組很小，適合在可穿戴設備中應用，這個封裝技術是一種突破。

在可穿戴設備領域，bq25100 充電器以及相關的MicroSiP電源模組進一步擴大了 TI 超低功耗電池管理及 DC/DC 轉換器產品陣營，其不僅可幫助延長電池使用壽命，還可在集成無線充電功能，使得可穿戴設備在低功耗設計中實現無電池工作。可以說，TI的超低功耗技術、能量采集技術、無線充電技術為可穿戴設備的持續火爆提供了更多想象空間。