Kako dizajnirati punjenje Pogo igle za TWS Earbuds?
TWS Wireless Bluetooth slušalice jedan je od pametnih nosivih proizvoda favoriziranih od strane muškaraca, žena i djece posljednjih godina. Mala je i izvrsna, laka za punjenje, i ima različite oblike. Može se naplatiti stavljanjem u odjeljak za punjenje. Jedna od osnovnih komponenti u odjeljku za punjenje TWS Bluetooth slušalice je pogopin pogo pin. TWS slušalice se mogu puniti kroz kontakt između ženskog kraja igle za pogo i muškog kraja u kupeu za punjenje. 80% brendova na tržištu bira da koristi pogo pin.
TWS kutija za punjenje slušalice je idealan scenarij bežičnog punjenja niske snage. TWS bežični Bluetooth slušalice koje podržava bežično punjenje imaju ugrađeni bežični modul za punjenje koji prima modul u kutiji za punjenje, koji se može smeštati na bežični punionik za punjenje kao bežični mobilni telefon za punjenje, realizujući bežično punjenje. "Istinski bežična" funkcija Bluetooth + bežičnog punjenja ima bolje korisničko iskustvo i smatra se krajnjim oblikom TWS true wireless Bluetooth slušalice.
Sada su TWS ušne slušalice otprilike podijeljene na poluuhe tipove s dugim ručkama i kohlearnim oblicima graha u dizajnu slušalice. Oblik slušalica je relativno ograničen, pa je dizajn punjenja i punjenja postao probojna tačka. Slika je u pravu Odjeljak za punjenje je napravio malu inovaciju, koristeći proces ubrizgavanja u dvije boje, tamni i prozirni izgled, te unutrašnji dizajn teksture, te sa prikazom snage, stvarajući visokokvalitetni, visokotehnološki osjećaj!
Kako prevladati sedam izazova dizajna TWS slušalica?
Evo nekoliko savjeta koji će pomoći u rješavanju nekih od najtežih izazova u TWS dizajnu slušalica, od minimiziranja gubitka energije do produževanja vremena pripravnosti.
Od puštanja Apple AirPoda 2016. godine, pravo tržište bežičnih stereoa (TWS) na godišnjem je porastu za više od 50%. Činioci ovih popularnih bežičnih slušalica brzo dodaju više funkcija (otkazivanje buke, praćenje sna i zdravlja) kako bi di differentiali svoje proizvode, ali dodavanje svih ovih funkcija može biti teško sa konstruacionog inženjerskog statišta. U ovom članku ću razmotriti ove izazove.
Izazov 1: Minimiziraj gubitak energije kroz efikasno punjenje
Veliki izazov sa bežičnim slušalicama je postizanje dužeg ukupnog vremena za igru kada su slušalice u pretincu za baterije u potpunosti napunjene. U ovom slučaju, duže ukupno vrijeme igranja se prevodi na broj ciklusa koji slučaj može naplatiti slušalice tokom cijelog njihovog života. Cilj je omogućiti efikasno punjenje dok se potrošnja energije minimizira iz slučaja punjenja na slušalice.
Slučaj punjenja izlazi napon iz baterije kao ulaz za punjenje slušalice. Tipično rješenje je pojačanje pretvarača sa fiksnim 5V izlazom, što je jednostavno rješenje ali ne optimizira efikasnost punjenja. Pošto su baterije slušalice tako male, dizajneri često koriste linearne chargere. Pri upotrebi fiksnog 5V ulaza, efikasnost punjenja je vrlo niska - oko (V u - 5 šišmiša) / 5 u - i proizvodi veliki pad napona na bateriju. Priključite prosječni 3,6V Li-Ion napon baterije (polupražnjeno) i 5V ulaz je samo 72% efikasan.
Obrnuto, koristeći podesivo-izlazni boost ili buck-boost pretvarač u slučaju punjenja proizvodi napon samo malo iznad tipičnog naponskog raspona ušnih pupova. To zahtijeva komunikaciju od slučaja punjenja do slušalice, što omogućava izlaznom naponu slučaja punjenja da se dinamički prilagodi bateriji slušalice kako se napon povećava. To će smanjiti gubitke, povećati efikasnost punjenja, i značajno smanjiti toplotu.
Izazov 2: Skala prema dolje cjelokupno rješenje bez uklanjanja funkcionalnosti
Drugi izazov je opći izazov dizajna male baterije - kako dizajnirati bateriju koja je i male veličine i velika u funkciji. Jednostavno rješenje ovdje je odabrati uređaj s integriranim komponentama. Npr.
Linearni charger visokih performansi koji integriše dodatne šine za napajanje glavnog sistemskog bloka i dobar je izbor za bežične slušalice.
Za module gladne energije, niskonaponske module kao što su procesori i bežični komunikacijski moduli, tračnice swap su najbolji izbor za efikasnost.
Za blokove senzora koji ne zahtijevaju mnogo snage ali trebaju nisku buku, razmislite o upotrebi regulatora niskog ispuštanja.
Ako vaše bežične slušalice integrišu analogne prednje-end senzore za mjerenje kisika u krvi i otkucaja srca, možda će vam trebati i konverter za pojačanje.
Integrišite dodatne strujne šine u charger kako bi njegov faktor forme bio manji. Međutim, uvijek postoji razmjena između integrisanja više za manje veličine i korištenja diskretnih integriranih kola (IC)za fleksibilnost.
Izazov 3: Produljite vrijeme pripravnosti
Vrijeme pripravnosti je važno jer potrošači očekuju da slušalice sviraju muziku čak i nakon dugih perioda neaktivnosti izvan slučaja punjenja. Razmislite o upotrebi litijum-ioskih baterija više energije u ušnim pupcima, koje obično imaju više napone, kao što su 4,35 volti i 4,4 volte, tako da se može uskladišti više energije. Puni naboj također povećava vrijeme pripravnosti. Punjenje baterije sa malom strujnom strujom prekida i visokom preciznošcu će pomoći da se produži vrijeme pripravnosti. Ako dođe do velike promjene u specifikaciji struje prekida, možete završiti s većom prekidnom strujom, što može dovesti do prijevremenog prekida i niske baterije.
Baterija od 41mAh je prekinuta na 1mAh naspram 4mAh. Ako nominalna struja prekida 1mA široko varira i zapravo se prekida na 4mA, kapacitet 2mAh baterije će ostati neeksplodiran. Manja struja prekida i višu tačnost povećavaju efektivni kapacitet baterije.
Niska tiha struja (IQ) je također važna za produživanje vremena pripravnosti u različitim operativnim modovima. IC punjenja sa putanjama napajanja i strujnom strujnom nulom broda će spriječiti isušivanje baterije prije nego što proizvod dođe do potrošača, što će omogućavati trenutnu upotrebu. Putanja napajanja zahtijeva postavljanje tranzistera metal-oksid-poluvodička polja-efekt između baterije i sistema za upravljanje sistemom i putanjama baterije, odnosno.
Kada slušalice sviraju muziku ili dokolice, trenutna potrošnja sistema mora biti što manja. Pronalazak punjenja sa niskim takoрer minimiziram I sistema. Na primjer, punjači baterije često zahtijevaju negativan temperaturni koeficijent (NTC) otporne mreže za mjerenje temperature baterije.
Neka rješenja na tržištu ne mogu isključiti NTC struju pri radu u modu baterije. Ili previše cure (curenje može premašiti 200μ kada NTC mreža ima 20 kΩ) ili zahtijevaju dodatni U/I i isključuju ga prekidačem.
Izazov 4: Dizajn sigurnosti
Proizvođači akumulatora često imaju smjernice za punjenje baterija na različitim temperaturama, a baterije moraju ostati unutar tih sigurnih operativnih područja tokom upotrebe. Neki zahtijevaju standardni profil gdje punjenje prestaje izvan granice vruće i hladne temperature. Na primjer, druge kompanije mogu zahtijevati specifične informacije od Japanskog udruženja za elektroniku i informacijsku tehnologiju. Da bi se shodno ovim temperaturnim profilima, potraži profil sa potrebnom ugrađenom ili nekom I2C programiravost. BQ21061 i BQ25155 imaju registre da podese temperaturni prozor i radnje koje treba da se podučine unutar određenog temperaturnog raspona.
Baterija Undervoltage lockout (UVLO) je još jedna sigurnosna funkcija koja sprečava da se baterija prenapusti i tako pod stresom. Kada napon baterije padne ispod određenog praga, UVLO odsječe putanju pražnjenja. Na primjer, za Li-Ion bateriju napunjenu na 4.2V, zajednički prag odsjeka je 2,8V do 3V.
Izazov 5: Osiguranja pouzdanosti sistema
Niska pouzdanost sistema je prouzrokovala da se neki mikroprocesori zaglave kada je korisnik priključio adapter. Iako je ovo rijetkost, zahtijeva reset sistema kako bi se mikroprocesor mogao ponovo pokrenuti i vratiti u normalu. Neki baterijski chargeri integrišu tajmer za resetiranje hardvera koji izvršava hardversko resetiranje ili ciklus napajanja (ako ne) dvije C transakcije se otkriju negdje nakon što je adapter priključen od strane korisnika. Nakon reseta sistema, putanja napajanja je isključena i ponovo povezana sa baterijom i sistemom.
Slično hardverskom resetu watchdog tajmera, tradicionalni tajmer za praćenje softvera također pomaže u poboljšanju pouzdanosti sistema tako što resetira registar chargera na zadanu vrijednost nakon perioda bez transakcija u dvaC. Ova resetacija sprečava da se baterija neispravno napuni kada je mikroprocesor u neispravnom stanju.
Izazov 6: Nadgledajte najbolja operativna područja
Šesti izazov je praćenje sistemskih parametara, što se može efikasno postići ugrađenim visoko preciznim analogno-digitalnim konverterom (ADC). Mjerenje napona baterije je dobar parametar jer pruža pogodan, iako približan, prikaz stanja punjenja baterije. Po pravilu palac, ako je stanje naboja koje zahtijevaju bežične slušalice više od ±5%.
Visoko precizno ugrađeni ADC vam također omogućava praćenje i preduhitrenje na temperaturi baterije i ploče tokom punjenja i pražnjenja. Ostali parametri koje charger može pratiti uključuju ulazni napon/struju, napon punjenja/struju i sistemski napon. Ugrađeni kompalator također zgodno pomaže u praćenju određenih parametara i slanju prekida domaćinu. Ako je parametar unutar normalnog opsega i ako se komparator ne pokrene, domaćin ne mora stalno čitati parametar interesa. BQ25155 je dobar primjer za praćenje parametara sistema jer ima ADC i kompalator.
Izazov 7: Pojednostavi bežično povezivanje
Neke bežične slušalice imaju funkciju koja prikazuje status punjenja slušalica i kućište za punjenje na smartphone kada su slušalice u kućište za punjenje i poklopac je otvoren. Da bi to podržali, slušalice moraju prijaviti stanje punjenja čim budu priključene na kućišce, čak i ako je baterija ispraznena. Glavni čip mora biti budan da prijavi stanje punjenja, tako da u ovom slučaju spoljni izvor napajanja mora da napaja slušalice. Punioc sa putanje napajanja omogućava sistemu da dobije veći napon od VBU-a dok puni bateriju na nižem naponu.
Nekoliko funkcija bežičnog punjenja slušalica (kao što su način rada broda, resetuju napajanja sistema, UVLO baterije, tačna terminalna struja i izvješćivanje o statusu trenutačne naboje) nisu moguće bez mogućnosti putanje napajanja, što zahtijeva da se i baterija i sistem A MOSFET uklone između kako bi se upravljalo sistemskim i putanjama baterije odvojeno. Ilustracija 5 ilustruje charger sa i bez putanje napajanja.
Prekidači i linearni punioci mogu se vidjeti u dizajnu slučaja punjenja ovisno o veličini baterije i brzini punjenja. Prekidači su efikasniji i stvaraju manje toplote, što je važno za visoke struje od 700mA i više. Prekidači za punjenje obično dolaze sa integrisanim pojačavanje ili praćenje funkcije koja pojačava napon baterije i pruža ulazni napon za punjenje slušalice. Linearni chargeri su također dobar izbor za kutije za baterije niskog trenutnog nivoa jer nude niske troškove i niski IQ.
Rechargeable slušna pomagala predstavljaju slične izazove dizajna. Oni su obično manji od ušne pupke tako da su nevidljivi i stoga zahtijevaju veću integraciju snage u manjem području. Također zahtijevaju šine niske buke, uključujući i zamenjenu topologiju kondenzatori, za vrhunsku audio jasnoću.