Як сконструювати зарядний штифт Pogo для навушників TWS?
Бездротова гарнітура Bluetooth TWS є одним із розумних носимих продуктів, яким віддають перевагу чоловіки, жінки та діти в останні роки. Він маленький і вишуканий, легко заряджається, і має різні форми. Його можна заряджати, помістивши його в зарядне відділення. Одним з основних компонентів в відсіку для зарядки гарнітури TWS Bluetooth є погопін-штифт пого. Навушники TWS можна заряджати через контакт між жіночим кінцем шпильки пого і чоловічим кінцем в зарядному відділенні. 80% брендів на ринку вибирають використання шпильки пого.
Зарядна коробка гарнітури TWS - ідеальний сценарій бездротової зарядки малої потужності. Бездротова гарнітура TWS Bluetooth, що підтримує бездротову зарядку, має в зарядній коробці вбудований модуль прийому бездротової зарядки, який можна розмістити на бездротовому зарядному пристрої для зарядки як бездротовий зарядний мобільний телефон, реалізуючи бездротову зарядку. «По-справжньому бездротова» функція бездротової зарядки Bluetooth + має кращий користувальницький досвід і вважається кінцевою формою справжньої бездротової гарнітури Bluetooth TWS.
Зараз навушники TWS приблизно розділені на напіввухвалі типи з довгими ручками і формами паростків бобів кохлеарного типу в дизайні головки навушників. Форма навушників відносно обмежена, тому конструкція зарядки і зарядки стала точкою прориву. Картинка правильна Зарядне відділення зробило трохи інновацій, використовуючи двоколірний процес лиття під тиском, темний і прозорий зовнішній вигляд, а також внутрішній дизайн текстури, а також з силовим дисплеєм, створюючи якісне, високотехнологічне відчуття!
Як подолати сім дизайнерських викликів навушників TWS?
Ось кілька порад, які допоможуть вирішити деякі з найскладніших проблем у дизайні навушників TWS, від мінімізації втрат потужності до продовження часу очікування.
З моменту виходу Apple AirPods в 2016 році справжній ринок бездротових стерео (TWS) щорічно зростав більш ніж на 50%. Виробники цих популярних бездротових навушників швидко додають більше функцій (шумозаглушення, сон та моніторинг здоров'я), щоб диференціювати свої продукти, але додавання всіх цих функцій може бути складним з точки зору інженерії дизайну. У цій статті я розгляну ці виклики.
Завдання 1: Мінімізуйте втрати потужності за допомогою ефективної зарядки
Основною проблемою бездротових навушників є досягнення більш тривалого повного часу відтворення, коли навушники в відсіку для акумуляторів повністю заряджені. У цьому випадку більш тривалий загальний час гри перетворюється на кількість циклів, які футляр може заряджати навушники протягом усього терміну служби. Мета полягає в тому, щоб забезпечити ефективну зарядку, мінімізуючи при цьому енергоспоживання від зарядного чохла до навушників.
Зарядний чохол видає напругу від акумулятора як вхід для зарядки навушників. Типовим рішенням є підвищувальний перетворювач з фіксованим виходом 5В, який є простим рішенням, але не оптимізує ефективність зарядки. Оскільки батареї навушників такі маленькі, дизайнери часто використовують лінійні зарядні пристрої. При використанні фіксованого входу 5В ефективність зарядки дуже низька - приблизно (V в - 5 bats) / 5 in - і виробляє велике падіння напруги на акумуляторі. Підключіть в середньому літій-іонну напругу акумулятора 3,6 В (напіврозряджену), а вхід 5В ефективний лише на 72%.
І навпаки, за допомогою регульовано-вихідного підвищувального або бакс-буст-перетворювача в зарядному корпусі створюється напруга лише трохи вище типового діапазону напруги навушників. Для цього потрібен зв'язок від зарядного корпусу до навушників, що дозволяє вихідній напрузі зарядного корпусу динамічно підлаштовуватися під акумулятор навушників у міру збільшення напруги. Це дозволить мінімізувати втрати, підвищити ефективність зарядки, значно знизити тепло.
Завдання 2: Зменшіть загальне рішення, не видаляючи функціональність
Другий виклик полягає в загальному виклику малої конструкції акумулятора - як спроектувати акумулятор, який одночасно має невеликий розмір і великий за функціями. Просте рішення тут - вибрати пристрій з більш інтегрованими компонентами. Наприклад:
Високопродуктивний лінійний зарядний пристрій, який об'єднує додаткові силові рейки для живлення основного системного блоку і є хорошим вибором для бездротових навушників.
Для енергоємних, низьковольтних модулів, таких як процесори та модулі бездротового зв'язку, своп-рейки є найкращим вибором для ефективності.
Для сенсорних блоків, які не вимагають великої потужності, але потребують низького рівня шуму, подумайте про використання регулятора низького відсіву.
Якщо ваші бездротові навушники інтегрують аналогові фронтальні датчики для вимірювання кисню в крові та частоти серцевих скорочень, вам також може знадобитися підвищувальний перетворювач.
Інтегруйте додаткові силові рейки в зарядний пристрій, щоб зменшити його форм-фактор. Однак завжди існує компроміс між інтеграцією більше для менших розмірів і використанням більш дискретних інтегральних схем (ІС) для гнучкості.
Завдання 3: Продовжити час очікування
Час очікування важливий, оскільки споживачі очікують, що навушники відтворюватимуть музику навіть після тривалих періодів бездіяльності за межами зарядного чохла. Подумайте про використання літій-іонних акумуляторів з більшою щільністю енергії в навушниках, які зазвичай мають більш високу напругу, таку як 4,35 вольта і 4,4 вольта, щоб можна було зберігати більше енергії. Повна зарядка також збільшує час очікування. Зарядний пристрій для акумулятора з невеликим струмом закінчення і високою точністю допоможе продовжити час очікування. Якщо в поточній специфікації припинення відбудеться велика зміна, ви можете отримати більш високий струм припинення, що може призвести до передчасного припинення роботи та низького заряду акумулятора.
Акумулятор ємністю 41 мАг закінчився на 1 мАг проти 4 мАг. Якщо номінальний струм припинення 1мА сильно змінюється і фактично закінчується на рівні 4 мА, ємність акумулятора ємність 2 мАг залишиться невичерпаною. Менший струм припинення і більш висока точність збільшують ефективну ємність акумулятора.
Низький струм спокою (IQ) також важливий для продовження часу очікування в різних режимах роботи. Зарядний пристрій IC з силовим шляхом і майже нульовим струмом суднового режиму запобігатиме розрядженню акумулятора до того, як виріб потрапить до споживача, що дозволить негайно використовуватися. Силовий шлях вимагає розміщення метал-оксидно-напівпровідникових польових транзисторів між акумулятором і системою для управління шляхами системи і акумулятора відповідно.
Коли навушники грають музику або простоюють, поточне споживання системи має бути якомога меншим. Знаходячи зарядний пристрій з низьким, я також мінімізую I системи. Наприклад, зарядні пристрої для акумуляторів часто вимагають від'ємного температурного коефіцієнта (NTC) резисторної мережі для вимірювання температури акумулятора.
Деякі рішення на ринку не можуть відключити струм НТК при роботі в режимі акумулятора. Вони або занадто сильно витікають (витік може перевищувати 200 мкм, коли мережа NTC має 20 кОм), або вимагають додаткового вводу-виводу і вимикають його за допомогою перемикача.
Завдання 4: Дизайн безпеки
Виробники акумуляторних батарей часто мають рекомендації щодо зарядки акумуляторів при різних температурах, і акумулятори повинні залишатися в цих безпечних робочих зонах під час використання. Деякі вимагають стандартного профілю, де зарядка зупиняється за межами межі гарячої та холодної температури. Наприклад, інші компанії можуть вимагати конкретну інформацію від Японської асоціації електроніки та інформаційних технологій. Щоб відповідати цим температурним профілям, шукайте профіль з необхідною вбудованою або деякою програмованістю I twoC. BQ21061 і BQ25155 мають регістри для встановлення температурного вікна і дій, які необхідно виконати в межах певного температурного діапазону.
Блокування акумуляторної напруги (UVLO) - це ще одна функція безпеки, яка запобігає надмірному розрядженню акумулятора і, таким чином, напрузі. Як тільки напруга акумулятора падає нижче певного порога, UVLO відсікає шлях розряду. Наприклад, для Li-Ion акумулятора, зарядженого на 4,2В, загальний поріг відсікання становить від 2,8В до 3В.
Завдання 5: Забезпечення надійності системи
Низька надійність системи призвела до того, що деякі мікропроцесори застрягли, коли користувач підключив адаптер. Хоча це трапляється рідко, він вимагає скидання потужності системи, щоб мікропроцесор міг перезапуститися і повернутися в норму. Деякі зарядні пристрої об'єднують таймер апаратного скидання, який виконує апаратне скидання або цикл живлення (якщо ні) дві транзакції C виявляються через деякий час після підключення адаптера користувачем. Після скидання системи шлях живлення відключається і знову підключається до акумулятора і системи.
Подібно до таймера спостереження за апаратним скиданням, традиційний таймер програмного нагляду також допомагає підвищити надійність системи, скидаючи регістр зарядного пристрою до його значення за замовчуванням після періоду відсутності транзакцій у twoC. Цей скидання запобігає неправильному заряджання акумулятора, коли мікропроцесор знаходиться в несправному стані.
Завдання 6: Відстежуйте найкращі операційні зони
Шосте завдання полягає в моніторингу параметрів системи, чого можна ефективно досягти вбудованим високоточним аналого-цифровим перетворювачем (АЦП). Вимірювання напруги акумулятора є хорошим параметром, оскільки забезпечує зручне, хоча і приблизне, уявлення про стан заряду акумулятора. Як правило, якщо стан заряду, необхідний бездротової гарнітурі, вище ±5%.
Високоточний вбудований АЦП також дозволяє контролювати і вживати заходів щодо температури акумулятора і плати при зарядці і розрядці. Інші параметри, які може контролювати зарядний пристрій, включають вхідну напругу/струм, напругу/струм зарядки та напругу системи. Вбудований компаратор також зручно допомагає стежити за конкретними параметрами і відправляти переривання на хост. Якщо параметр знаходиться в межах норми і компаратор не спрацьовує, хосту не доведеться постійно читати цікавить параметр. BQ25155 є хорошим прикладом для моніторингу параметрів системи, оскільки вона має АЦП і компаратор.
Завдання 7: Спростіть бездротове підключення
Деякі бездротові навушники мають функцію, яка відображає стан зарядки навушників і чохол для зарядки на смартфоні, коли навушники знаходяться в зарядному чохлі, а кришка відкрита. Щоб підтримати це, навушники повинні повідомити про стан заряду, як тільки вони будуть підключені в корпус, навіть якщо батарея розряджена. Основний чіп повинен не спати, щоб повідомити про стан зарядки, тому в цьому випадку зовнішнє джерело живлення повинно живити навушники. Зарядний пристрій з силовим шляхом дає можливість системі отримати більш високу напругу від ВБУ під час зарядки акумулятора при більш низькій напрузі.
Деякі функції зарядного пристрою бездротових навушників (такі як режим судна, скидання живлення системи, акумулятор UVLO, точний струм терміналу та звітування про стан миттєвого заряду) неможливі без можливості шляху живлення, що вимагає розміщення як акумулятора, так і системи A MOSFET між ними для управління системою та шляхами акумулятора окремо. Рисунок 5 ілюструє зарядний пристрій з силовим шляхом і без нього.
Комутаційні і лінійні зарядні пристрої можна побачити в конструкції зарядного корпусу в залежності від розміру акумулятора і швидкості зарядки. Комутаційні зарядні пристрої більш ефективні і виробляють менше тепла, що важливо для високих струмів 700мА і вище. Комутаційні зарядні пристрої зазвичай оснащені інтегрованою функцією посилення або слідування, яка підвищує напругу акумулятора та забезпечує вхідну напругу для зарядки навушників. Лінійні зарядні пристрої також є хорошим вибором для акумуляторних коробок низького поточного рівня, оскільки вони пропонують низьку вартість і низький IQ.
Акумуляторні слухові апарати представляють подібні проблеми дизайну. Вони, як правило, менші за навушники, так що вони невидимі і тому вимагають більшої інтеграції потужності на меншій території. Вони також вимагають низькошумних силових рейок, включаючи топологію конденсатора з вимикачем, для чудової чіткості звуку.