Kuinka suunnitella latausPogo-tappi TWS-nappikuulokkeille?
TWS Wireless Bluetooth -kuulokkeet ovat yksi älykkäistä puettavista tuotteista, joita miehet, naiset ja lapset ovat suosineet viime vuosina. Se on pieni ja hieno, helppo ladata ja siinä on erilaisia muotoja. Se voidaan ladata asettamalla se latauslokeroon. Yksi TWS Bluetooth -kuulokkeiden latauslokeron ydinkomponenteista on pogopin pogo -tappi. TWS-kuulokkeet voidaan ladata kosketuksella pogo-tapin naaraspään ja latausosaston urospään välillä. 80% markkinoilla olevista tuotemerkeistä päättää käyttää pogo-tappia.
TWS-kuulokemikrofonin latauslaatikko on ihanteellinen pienitehoinen langaton latausskenaario. Langatonta latausta tukevassa langattomassa TWS-Bluetooth-kuulokemikrofonissa on sisäänrakennettu langaton latauksen vastaanottomoduuli latauslaatikossa, joka voidaan sijoittaa langattomaan laturiin lataamista varten, kuten langaton lataus, joka toteuttaa langattoman latauksen. Langattoman Bluetooth + -latauksen "todella langattomalla" toiminnolla on parempi käyttökokemus, ja sitä pidetään TWS-todellisten langattomien Bluetooth-kuulokkeiden lopullisena muotona.
Nyt TWS-kuulokkeet on jaettu karkeasti puolikuulokkeisiin tyyppeihin, joissa on pitkät kahvat ja sisäkorvan tyyppiset pavun itämisen muodot kuulokepään suunnittelussa. Kuulokkeiden muoto on suhteellisen rajallinen, joten latauksen ja latauksen suunnittelusta on tullut läpimurtopiste. Kuva on oikea Latausosasto on tehnyt pienen innovaation käyttämällä kaksiväristä ruiskuvaluprosessia, tummaa ja läpinäkyvää ulkonäköä ja sisäistä tekstuurisuunnittelua, ja virtalähteen avulla luoden korkealaatuisen, korkean teknologian tunteen!
Kuinka voittaa TWS-kuulokkeiden seitsemän suunnitteluhaastetta?
Tässä on muutamia vinkkejä, joiden avulla voit ratkaista joitain TWS-kuulokkeiden suunnittelun vaikeimmista haasteista tehohäviön minimoinnista valmiusajan pidentämiseen.
Apple AirPod -laitteiden julkaisun jälkeen vuonna 2016 todelliset langattomat stereomarkkinat (TWS) ovat kasvaneet yli 50% vuodessa. Näiden suosittujen langattomien kuulokkeiden valmistajat lisäävät nopeasti lisää ominaisuuksia (melunvaimennus, uni ja terveyden seuranta) tuotteidensa erottamiseksi toisistaan, mutta kaikkien näiden ominaisuuksien lisääminen voi olla vaikeaa suunnittelun suunnittelun näkökulmasta. Tässä artikkelissa tarkastelen näitä haasteita.
Haaste 1: Minimoi virtahäviö tehokkaalla latauksella
Langattomien kuulokkeiden suuri haaste on pidemmän kokonaistoistoajan saavuttaminen, kun akkulokeron nappikuulokkeet on ladattu täyteen. Tässä tapauksessa pidempi kokonaissoittoaika tarkoittaa sitä, kuinka monta sykliä kotelo voi ladata nappikuulokkeet koko elinkaarensa ajan. Tavoitteena on mahdollistaa tehokas lataus ja samalla minimoida virrankulutus latauskotelosta nappikuulokkeisiin.
Latauskotelo lähettää jännitteen akusta tulona nappikuulokkeiden lataamiseen. Tyypillinen ratkaisu on tehostusmuunnin, jossa on kiinteä 5 V: n lähtö, joka on yksinkertainen ratkaisu, mutta ei optimoi lataustehokkuutta. Koska nappikuulokkeen akut ovat niin pieniä, suunnittelijat käyttävät usein lineaarisia latureita. Kun käytetään kiinteää 5 V: n tuloa, lataustehokkuus on erittäin alhainen - noin (V in - 5 lepakkoa) / 5 tuumaa - ja tuottaa suuren jännitehäviön akussa. Kytke keskimääräinen 3.6 V: n litiumioniakkujännite (puoliksi purkautunut) ja 5 V: n tulo on vain 72% tehokas.
Sitä vastoin säädettävän lähdön tehostuksen tai buck-boost-muuntimen käyttäminen latauskotelossa tuottaa jännitteen vain hieman yli tyypillisen nappikuulokkeiden jännitealueen. Tämä edellyttää kommunikointia latauskotelosta nappikuulokkeisiin, mikä mahdollistaa latauskotelon lähtöjännitteen dynaamisen säätämisen nappikuulokkeiden akkuun jännitteen kasvaessa. Tämä minimoi häviöt, lisää lataustehokkuutta ja vähentää merkittävästi lämpöä.
Haaste 2: Pienennä kokonaisratkaisua poistamatta toiminnallisuutta
Toinen haaste on pienen akkusuunnittelun yleinen haaste - kuinka suunnitella akku, joka on sekä kooltaan pieni että suuri. Yksinkertainen ratkaisu tässä on valita laite, jossa on integroidumpia komponentteja. Esim:
Tehokas lineaarinen laturi, joka integroi lisää virtakiskoja pääjärjestelmälohkon virran saamiseksi ja on hyvä valinta langattomille kuulokkeille.
Virtaa vaativille pienjännitemoduuleille, kuten prosessoreille ja langattomille viestintämoduuleille, vaihtokiskot ovat paras valinta tehokkuuden kannalta.
Jos anturilohkot eivät vaadi paljon virtaa, mutta tarvitsevat vähän melua, harkitse matalan katkaisusäätimen käyttöä.
Jos langattomat kuulokkeet integroivat analogiset etupään anturit veren hapen ja sykkeen mittaamiseksi, saatat tarvita myös tehostusmuuntimen.
Integroi laturiin lisää virtakiskoja, jotta sen muoto pienenee. On kuitenkin aina kompromissi sen välillä, että integroidaan enemmän pienempiin kokoihin ja käytetään enemmän erillisiä integroituja piirejä (IC) joustavuuden saavuttamiseksi.
Haaste 3: Pidennä valmiusaikaa
Valmiusaika on tärkeää, koska kuluttajat odottavat kuulokkeiden toistavan musiikkia, vaikka latauskotelon ulkopuolella on ollut pitkiä käyttämättömyysjaksoja. Harkitse korkeamman energiatiheyden litiumioniakkujen käyttöä nappikuulokkeissa, joilla on tyypillisesti korkeammat jännitteet, kuten 4.35 volttia ja 4.4 volttia, jotta enemmän energiaa voidaan varastoida. Täysi lataus pidentää myös valmiusaikaa. Akkulaturi, jossa on pieni päätevirta ja korkea tarkkuus, auttaa pidentämään valmiusaikaa. Jos irtisanomisvirran määrityksessä tapahtuu suuri muutos, saatat päätyä suurempaan päätevirtaan, mikä voi johtaa ennenaikaiseen lopettamiseen ja akun vähäiseen tilaan.
41 mAh: n akku päättyi 1mAh: iin verrattuna 4mAh: iin. Jos nimellinen 1mA: n päätevirta vaihtelee suuresti ja päättyy itse asiassa 4 mA: iin, 2 mAh: n akun kapasiteetti pysyy hyödyntämättömänä. Pienempi päätevirta ja suurempi tarkkuus lisäävät akun tehokasta kapasiteettia.
Matala hiljainen virta (IQ) on myös tärkeä valmiustilan pidentämiseksi eri toimintatiloissa. Laturin IC, jossa on virtareitti ja lähes nolla lähetystilan virta, estää akun tyhjenemisen ennen kuin tuote saapuu kuluttajalle, mikä mahdollistaa välittömän käytön. Virtareitti edellyttää metallioksidi-puolijohde-kenttätransistorien sijoittamista akun ja järjestelmän väliin järjestelmän ja akkureittien hallitsemiseksi.
Kun nappikuulokkeet soittavat musiikkia tai joutokäynnillä, järjestelmän nykyisen kulutuksen on oltava mahdollisimman pieni. Matalan laturin löytäminen minimoi myös järjestelmän I: n. Esimerkiksi akkulaturit vaativat usein negatiivisen lämpötilakertoimen (NTC) vastusverkon akun lämpötilan mittaamiseksi.
Jotkut markkinoilla olevat ratkaisut eivät voi sammuttaa NTC-virtaa, kun ne toimivat akkutilassa. Ne joko vuotavat liikaa (vuoto voi ylittää 200μ, kun NTC-verkossa on 20 kΩ) tai vaativat ylimääräistä I / O: ta ja sammuttavat sen kytkimellä.
Haaste 4: Tietoturvasuunnittelu
Akkuvalmistajilla on usein ohjeet akkujen lataamiseen eri lämpötiloissa, ja akkujen on pysyttävä näissä turvallisissa käyttötiloissa käytön aikana. Jotkut vaativat vakioprofiilin, jossa lataus pysähtyy kuuman ja kylmän lämpötilarajan ulkopuolelle. Esimerkiksi muut yritykset voivat vaatia erityisiä tietoja Japan Electronics and Information Technology Associationilta. Näiden lämpötilaprofiilien noudattamiseksi etsi profiili, jossa on tarvittava sisäänrakennettu tai jokin I twoC -ohjelmoitavuus. BQ21061: ssä ja BQ25155: ssä on rekisterit lämpötilaikkunan ja tietyllä lämpötila-alueella toteutettavien toimien asettamiseksi.
Akun alijännitelukitus (UVLO) on toinen turvaominaisuus, joka estää akun ylipurkautumisen ja siten stressaantumisen. Kun akun jännite laskee tietyn kynnyksen alapuolelle, UVLO katkaisee purkauspolun. Esimerkiksi 4.2 V: n lämpötilassa ladatulle Li-Ion-akulle yleinen raja-arvo on 2.8 V - 3 V.
Haaste 5: Järjestelmän luotettavuuden varmistaminen
Järjestelmän heikko luotettavuus sai jotkut mikroprosessorit juuttumaan, kun käyttäjä liitti sovittimen. Vaikka tämä on harvinaista, se vaatii järjestelmän virran nollauksen, jotta mikroprosessori voi käynnistyä uudelleen ja palata normaaliksi. Jotkut akkulaturit integroivat laitteiston nollausvalvojan ajastimen, joka suorittaa laitteiston nollauksen tai virtasyklin (jos ei), kaksi C-tapahtumaa havaitaan joskus sen jälkeen, kun käyttäjä on kytkenyt sovittimen. Järjestelmän nollauksen jälkeen virtapolku irrotetaan ja liitetään uudelleen akkuun ja järjestelmään.
Samoin kuin laitteiston nollauksen vahtikoira-ajastin, perinteinen ohjelmistovahtikoira-ajastin auttaa myös parantamaan järjestelmän luotettavuutta palauttamalla laturirekisterin oletusarvoonsa sen jälkeen, kun kahdessaC: ssä ei ollut tapahtumia. Tämä nollaus estää akun lataamisen väärin, kun mikroprosessori on viallisessa tilassa.
Haaste 6: Seuraa parhaita toiminta-alueita
Kuudes haaste on seurata järjestelmän parametreja, jotka voidaan saavuttaa tehokkaasti sisäänrakennetulla erittäin tarkalla analogisesta digitaaliseen muuntimeen (ADC). Akun jännitteen mittaaminen on hyvä parametri, koska se tarjoaa kätevän, vaikkakin likimääräisen, esityksen akun lataustilasta. Nyrkkisääntönä on, että jos langattomien kuulokkeiden vaatima lataustila on yli ±5%.
Erittäin tarkan sisäänrakennetun ADC: n avulla voit myös seurata ja ryhtyä toimiin akun ja kortin lämpötilan suhteen latauksen ja purkamisen aikana. Muita parametreja, joita laturi voi seurata, ovat tulojännite / -virta, latausjännite / virta ja järjestelmän jännite. Sisäänrakennettu vertailulaite auttaa myös kätevästi seuraamaan tiettyjä parametreja ja lähettämään keskeytyksiä isännälle. Jos parametri on normaalialueella eikä vertailulaitetta laukaista, isännän ei tarvitse jatkuvasti lukea kiinnostavaa parametria. BQ25155 on hyvä esimerkki järjestelmän parametrien seuraamisesta, koska siinä on ADC ja vertailulaite.
Haaste 7: Yksinkertaista langatonta yhteyttä
Joissakin langattomissa kuulokkeissa on ominaisuus, joka näyttää kuulokkeiden ja älypuhelimen latauskotelon lataustilan, kun kuulokkeet ovat latauskotelossa ja kansi on auki. Tämän tukemiseksi kuulokkeiden on ilmoitettava lataustila heti, kun ne on kytketty koteloon, vaikka akku olisi tyhjentynyt. Pääsirun on oltava hereillä lataustilan ilmoittamiseksi, joten tässä tapauksessa ulkoisen virtalähteen on kytkettävä virta nappikuulokkeisiin. Laturi, jolla on virtareitti, antaa järjestelmälle mahdollisuuden saada suurempi jännite VBU: lta samalla kun akkua ladataan pienemmällä jännitteellä.
Useat langattoman kuulokelaturin ominaisuudet (kuten lähetystila, järjestelmän virran nollaus, akun UVLO, tarkka napavirta ja pikalatauksen tilaraportointi) eivät ole mahdollisia ilman virtareittiominaisuutta, joka edellyttää sekä akun että järjestelmän A MOSFET:n sijoittamista väliin järjestelmän ja akun polkujen hallitsemiseksi erikseen. Kuvassa 5 on esitetty laturi, jossa on virtareitti ja ilman sitä.
Kytkentä- ja lineaarilaturit näkyvät latauskotelon suunnittelussa akun koon ja latausnopeuden mukaan. Kytkentälaturit ovat tehokkaampia ja tuottavat vähemmän lämpöä, mikä on tärkeää suurille 700 mA: n ja sitä suuremmille virroille. Kytkentälatureissa on yleensä integroitu tehostus- tai seurantatoiminto, joka lisää akun jännitettä ja tarjoaa tulojännitteen nappikuulokkeiden lataamiseen. Lineaariset laturit ovat myös hyvä valinta matalan virran tason akkulaatikoihin, koska ne tarjoavat edullisia ja alhaisen älykkyysosamäärän.
Ladattavat kuulokojeet aiheuttavat samanlaisia suunnitteluhaasteita. Ne ovat yleensä pienempiä kuin nappikuulokkeet, joten ne ovat näkymättömiä ja vaativat siksi enemmän virran integrointia pienemmällä alueella. Ne vaativat myös hiljaisia virtakiskoja, mukaan lukien kytkentäinen kondensaattoritopologia, erinomaisen äänen selkeyden takaamiseksi.