Kaip sukurti įkrovimo Pogo kaištį TWS ausinėms?
TWS belaidės „Bluetooth“ ausinės yra vienas iš išmaniųjų nešiojamų gaminių, kuriuos pastaraisiais metais pamėgo vyrai, moterys ir vaikai. Jis yra mažas ir išskirtinis, lengvai įkraunamas ir turi įvairių formų. Jį galima įkrauti įdėjus į įkrovimo skyrių. Vienas iš pagrindinių TWS Bluetooth ausinių įkrovimo skyriaus komponentų yra pogopin pogo kaištis. TWS ausinės gali būti įkraunamos per kontaktą tarp „Pogo“ kaiščio vidinio galo ir įkrovimo skyriuje esančio galo. 80 procentų rinkoje esančių prekių ženklų pasirenka naudoti pogo kaištį.
TWS ausinių įkrovimo dėžutė yra idealus mažos galios belaidžio įkrovimo scenarijus. TWS belaidės Bluetooth ausinės, palaikančios belaidį įkrovimą, turi įkrovimo dėžutėje įmontuotą belaidžio įkrovimo priėmimo modulį, kurį galima dėti ant belaidžio įkroviklio, kad būtų galima krauti kaip belaidžio įkrovimo mobilųjį telefoną, realizuojant belaidį įkrovimą. „Tikrai belaidė“ „Bluetooth“ ir belaidžio įkrovimo funkcija suteikia geresnę vartotojo patirtį ir yra laikoma geriausia TWS belaidžių „Bluetooth“ ausinių forma.
Dabar TWS ausinės apytiksliai skirstomos į pusiau į ausis įleidžiamus tipus su ilgomis rankenomis ir kochlearinio tipo pupelių daigelių formomis pagal ausinių galvutės dizainą. Ausinių forma yra gana ribota, todėl įkrovimo ir įkrovimo dizainas tapo proveržio tašku. Vaizdas teisingas Įkrovimo skyriuje įdiegta šiek tiek naujovių, naudojant dviejų spalvų liejimo procesą, tamsią ir skaidrią išvaizdą bei vidinės tekstūros dizainą, o su maitinimo ekranu sukuriamas aukštos kokybės, aukštųjų technologijų pojūtis!
Kaip įveikti septynis TWS ausinių dizaino iššūkius?
Štai keli patarimai, padėsiantys išspręsti kai kuriuos sunkiausius TWS ausinių dizaino iššūkius – nuo energijos praradimo sumažinimo iki budėjimo laiko pailginimo.
Nuo Apple AirPods išleidimo 2016 m. tikroji belaidžio stereo (TWS) rinka kasmet išaugo daugiau nei 50 procentų. Šių populiarių belaidžių ausinių gamintojai sparčiai prideda daugiau funkcijų (triukšmo slopinimo, miego ir sveikatos stebėjimo), kad atskirtų savo gaminius, tačiau projektavimo inžinerijos požiūriu gali būti sunku pridėti visas šias funkcijas. Šiame straipsnyje apžvelgsiu šiuos iššūkius.
1 iššūkis: efektyviai įkraudami sumažinkite energijos nuostolius
Pagrindinis iššūkis su belaidėmis ausinėmis yra pasiekti ilgesnį bendrą atkūrimo laiką, kai baterijos skyriuje esančios ausinės yra visiškai įkrautos. Šiuo atveju ilgesnis bendras grojimo laikas reiškia, kiek ciklų dėklas gali įkrauti ausines per visą jų naudojimo laiką. Tikslas – užtikrinti efektyvų įkrovimą, tuo pačiu sumažinant energijos suvartojimą nuo įkrovimo dėklo iki ausinių.
Įkrovimo dėklas išveda įtampą iš akumuliatoriaus kaip įvestį ausinėms įkrauti. Įprastas sprendimas yra pastiprinimo keitiklis su fiksuotu 5 V išėjimu, kuris yra paprastas sprendimas, tačiau neoptimizuoja įkrovimo efektyvumo. Kadangi ausinių baterijos yra tokios mažos, dizaineriai dažnai naudoja linijinius įkroviklius. Naudojant fiksuotą 5 V įvestį, įkrovimo efektyvumas yra labai žemas – maždaug (V in - 5 bats) / 5 colių, ir dėl to labai nukrenta akumuliatoriaus įtampa. Įjunkite vidutinę 3,6 V ličio jonų akumuliatoriaus įtampą (pusiau išsikrovusią) ir 5 V įvesties efektyvumas yra tik 72 proc.
Ir atvirkščiai, įkrovimo dėkle naudojant reguliuojamos išvesties padidinimo arba padidinimo keitiklį, įtampa tik šiek tiek viršija įprastą ausinių įtampos diapazoną. Tam reikalingas ryšys iš įkrovimo dėklo su ausinėmis, todėl įkrovimo dėklo išėjimo įtampa gali dinamiškai prisitaikyti prie ausinių akumuliatoriaus, kai įtampa didėja. Tai sumažins nuostolius, padidins įkrovimo efektyvumą ir žymiai sumažins šilumą.
2 iššūkis: sumažinkite bendrą sprendimą nepanaikindami funkcijų
Antrasis iššūkis yra bendras mažų baterijų dizaino iššūkis – kaip sukurti bateriją, kuri būtų mažo dydžio ir didelės funkcijos. Paprastas sprendimas yra pasirinkti įrenginį su daugiau integruotų komponentų. Pvz.:
Didelio našumo linijinis įkroviklis, kuriame integruoti papildomi maitinimo bėgiai pagrindiniam sistemos blokui maitinti ir yra geras pasirinkimas belaidėms ausinėms.
Energijos reikalaujantiems žemos įtampos moduliams, tokiems kaip procesoriai ir belaidžio ryšio moduliai, keitimo bėgiai yra geriausias efektyvumo pasirinkimas.
Jei jutiklių blokai nereikalauja daug energijos, bet reikalauja mažo triukšmo, apsvarstykite galimybę naudoti mažo išjungimo reguliatorių.
Jei jūsų belaidėse ausinėse integruoti analoginiai priekiniai jutikliai kraujo deguonies kiekiui ir širdies ritmui matuoti, jums taip pat gali prireikti stiprinimo keitiklio.
Integruokite papildomus maitinimo bėgius į įkroviklį, kad jo formos koeficientas būtų mažesnis. Tačiau visada yra kompromisas tarp didesnio integravimo mažesnių dydžių ir diskretesnių integrinių grandynų (IC) naudojimo lankstumui užtikrinti.
3 iššūkis: pailginkite budėjimo laiką
Budėjimo laikas yra svarbus, nes vartotojai tikisi, kad ausinės leis muziką net ir po ilgo neveiklumo už įkrovimo dėklo ribų. Apsvarstykite galimybę ausinėse naudoti didesnio energijos tankio ličio jonų baterijas, kurios paprastai turi didesnę įtampą, pvz., 4,35 volto ir 4,4 volto, kad būtų galima sukaupti daugiau energijos. Pilnas įkrovimas taip pat padidina budėjimo laiką. Akumuliatoriaus įkroviklis, pasižymintis maža nutraukimo srove ir dideliu tikslumu, padės pailginti budėjimo laiką. Jei baigiamosios srovės specifikacijos labai pasikeičia, gali padidėti nutraukimo srovė, dėl kurios gali būti pirmalaikis nutraukimas ir išsikrovęs akumuliatorius.
41 mAh talpos baterija su 1 mAh, palyginti su 4 mAh. Jei vardinė 1 mA galios srovė labai skiriasi ir iš tikrųjų baigiasi ties 4 mA, 2 mAh akumuliatoriaus talpa liks nepanaudota. Mažesnė baigimo srovė ir didesnis tikslumas padidina efektyvią akumuliatoriaus talpą.
Maža ramybės srovė (IQ) taip pat svarbi norint pailginti budėjimo laiką įvairiais darbo režimais. Įkroviklio IC su maitinimo keliu ir beveik nuline laivo režimo srove neleis akumuliatoriui išsikrauti, kol gaminys nepasieks vartotoją, todėl bus galima nedelsiant jį naudoti. Maitinimo keliui reikia įdėti metalo oksido ir puslaidininkių lauko tranzistorius tarp akumuliatoriaus ir sistemos, kad būtų galima valdyti atitinkamai sistemą ir akumuliatoriaus kelius.
Kai ausinės groja muziką arba veikia tuščiąja eiga, sistemos srovės suvartojimas turi būti kuo mažesnis. Suradęs įkroviklį su žemu, taip pat sumažinu sistemos I. Pavyzdžiui, akumuliatoriaus įkrovikliai dažnai reikalauja neigiamo temperatūros koeficiento (NTC) rezistorių tinklo, kad būtų galima matuoti akumuliatoriaus temperatūrą.
Kai kurie rinkoje esantys sprendimai negali išjungti NTC srovės dirbant akumuliatoriaus režimu. Jie arba per daug nuteka (nuotėkis gali viršyti 200µ, kai NTC tinkle yra 20 kΩ), arba reikia papildomo įvesties/išvesties ir jį išjungti jungikliu.
4 iššūkis: Apsaugos dizainas
Baterijų blokų gamintojai dažnai taiko gaires, kaip įkrauti baterijas esant skirtingoms temperatūroms, ir naudojimo metu akumuliatoriai turi likti šiose saugiose darbo vietose. Kai kuriems reikalingas standartinis profilis, kai įkrovimas sustoja už karštos ir šaltos temperatūros ribos. Pavyzdžiui, kitos įmonės gali reikalauti konkrečios informacijos iš Japonijos elektronikos ir informacinių technologijų asociacijos. Kad atitiktumėte šiuos temperatūros profilius, ieškokite profilio su reikiamu integruotu arba tam tikru I twoC programuojamumu. BQ21061 ir BQ25155 turi registrus, skirtus nustatyti temperatūros langą ir veiksmus, kurių reikia imtis tam tikrame temperatūros diapazone.
Battery Undervoltage lockout (UVLO) yra dar viena saugos funkcija, kuri apsaugo akumuliatorių nuo per didelio išsikrovimo ir dėl to patiriamo streso. Kai akumuliatoriaus įtampa nukrenta žemiau tam tikros ribos, UVLO nutraukia iškrovos kelią. Pavyzdžiui, ličio jonų akumuliatoriui, įkrautam 4,2 V, įprastas išjungimo slenkstis yra nuo 2,8 V iki 3 V.
5 iššūkis: sistemos patikimumo užtikrinimas
Dėl žemo sistemos patikimumo kai kurie mikroprocesoriai įstrigo, kai vartotojas prijungė adapterį. Nors tai retai pasitaiko, reikia iš naujo nustatyti sistemos maitinimą, kad mikroprocesorius galėtų paleisti iš naujo ir grįžti į normalią būseną. Kai kuriuose akumuliatorių įkrovikliuose integruotas aparatūros atstatymo stebėjimo laikmatis, kuris atlieka aparatinės įrangos atstatymą arba maitinimo ciklą (jei ne), vartotojui prijungus adapterį, aptinkamos dvi C operacijos. Po sistemos nustatymo iš naujo, maitinimo kelias atjungiamas ir vėl prijungiamas prie akumuliatoriaus ir sistemos.
Panašiai kaip aparatinės įrangos atstatymo stebėjimo laikmatis, tradicinis programinės įrangos stebėjimo laikmatis taip pat padeda pagerinti sistemos patikimumą, iš naujo nustatydamas įkroviklio registro numatytąją vertę po to, kai sistemoje „douC“ nebuvo atlikta jokių operacijų. Šis nustatymas iš naujo apsaugo nuo netinkamo akumuliatoriaus įkrovimo, kai mikroprocesorius yra sugedęs.
6 iššūkis: Stebėkite geriausias veiklos sritis
Šeštas iššūkis yra stebėti sistemos parametrus, kuriuos galima efektyviai pasiekti naudojant įmontuotą didelio tikslumo analoginį-skaitmeninį keitiklį (ADC). Akumuliatoriaus įtampos matavimas yra geras parametras, nes jis patogiai, nors ir apytiksliai, parodo akumuliatoriaus įkrovos būseną. Paprastai, jei belaidėms ausinėms reikalingas įkrovimo lygis yra didesnis nei ±5 procentai .
Didelio tikslumo integruotas ADC taip pat leidžia stebėti ir imtis veiksmų, susijusių su akumuliatoriaus ir plokštės temperatūra įkrovimo ir iškrovimo metu. Kiti parametrai, kuriuos įkroviklis gali stebėti, yra įvesties įtampa / srovė, įkrovimo įtampa / srovė ir sistemos įtampa. Integruotas lygintuvas taip pat padeda patogiai stebėti konkrečius parametrus ir siųsti pertraukimus pagrindiniam kompiuteriui. Jei parametras yra normalaus diapazono ribose, o lygintuvas neįjungtas, pagrindinis kompiuteris neturi nuolat skaityti dominančio parametro. BQ25155 yra geras sistemos parametrų stebėjimo pavyzdys, nes jis turi ADC ir lyginamąjį įrenginį.
7 iššūkis: supaprastinkite belaidį ryšį
Kai kurios belaidės ausinės turi funkciją, kuri rodo ausinių įkrovimo būseną ir išmaniojo telefono įkrovimo dėklą, kai ausinės yra įkrovimo dėkle ir atidarytas dangtelis. Kad tai patvirtintų, ausinės turi pranešti apie įkrovimo būseną, kai tik jas prijungiate prie dėklo, net jei baterija yra išsikrovusi. Pagrindinis lustas turi būti pabudęs, kad praneštų apie įkrovimo būseną, todėl šiuo atveju išorinis maitinimo šaltinis turi maitinti ausines. Įkroviklis su maitinimo taku leidžia sistemai gauti didesnę įtampą iš VBU, o akumuliatorių įkrauna žemesne įtampa.
Kai kurios belaidžio ausinių įkroviklio funkcijos (pvz., pristatymo režimas, sistemos maitinimo nustatymas iš naujo, akumuliatoriaus UVLO, tiksli gnybtų srovė ir momentinis įkrovimo būsenos pranešimas) neįmanomos be maitinimo kelio galimybės, dėl kurios reikia įdėti ir bateriją, ir sistemos MOSFET. tarpais, kad galėtumėte atskirai valdyti sistemą ir akumuliatoriaus kelius. 5 paveiksle pavaizduotas įkroviklis su maitinimo taku ir be jo.
Priklausomai nuo akumuliatoriaus dydžio ir įkrovimo greičio, įkrovimo dėklo konstrukcijoje galima pamatyti perjungiamuosius ir linijinius įkroviklius. Perjungiamieji įkrovikliai yra efektyvesni ir generuoja mažiau šilumos, o tai svarbu esant didelėms 700 mA ir didesnėms srovėms. Perjungiamuose įkrovikliuose paprastai yra integruota pastiprinimo arba sekimo funkcija, kuri padidina akumuliatoriaus įtampą ir suteikia įvesties įtampą ausinėms įkrauti. Linijiniai įkrovikliai taip pat yra geras pasirinkimas žemos srovės lygio akumuliatorių dėžėms, nes jie pasižymi maža kaina ir žemu IQ.
Įkraunami klausos aparatai kelia panašius dizaino iššūkius. Paprastai jos yra mažesnės nei ausinės, todėl yra nematomos, todėl mažesnėje vietoje reikia daugiau energijos. Jiems taip pat reikalingi mažo triukšmo maitinimo bėgiai, įskaitant perjungiamą kondensatorių topologiją, kad garsas būtų aiškus.