Jak navrhnout nabíjecí Pogo pin pro TWS Earbuds?
Bezdrátový Bluetooth headset TWS je jedním z chytrých nositelných produktů, které v posledních letech upřednostňují muži, ženy a děti. Je malý a nádherný, snadno se nabíjí a má různé tvary. Lze jej nabíjet umístěním do nabíjecí přihrádky. Jednou z hlavních součástí nabíjecího prostoru pro sluchátka TWS Bluetooth je pogopin pogo pin. Sluchátka TWS lze nabíjet kontaktem mezi samičím koncem pogo kolíku a samčím koncem v nabíjecí přihrádce. 80 procent značek na trhu se rozhodne používat pogo pin.
Nabíjecí box náhlavní soupravy TWS je ideální scénář bezdrátového nabíjení s nízkou spotřebou. Bezdrátová náhlavní souprava Bluetooth TWS, která podporuje bezdrátové nabíjení, má v nabíjecím boxu vestavěný přijímací modul bezdrátového nabíjení, který lze umístit na bezdrátovou nabíječku pro nabíjení jako mobilní telefon s bezdrátovým nabíjením a realizovat bezdrátové nabíjení. „Skutečně bezdrátová“ funkce Bluetooth plus bezdrátové nabíjení má lepší uživatelskou zkušenost a je považována za dokonalou formu skutečné bezdrátové Bluetooth náhlavní soupravy TWS.
Nyní jsou sluchátka TWS zhruba rozdělena na typy semi-in-ear s dlouhými rukojeťmi a tvary fazolových klíčků kochleárního typu v designu hlavy sluchátek. Tvar sluchátek je poměrně omezený, a tak se design nabíjení a nabíjení stal průlomovým bodem. Obrázek je správný Nabíjecí přihrádka provedla malou inovaci, používá dvoubarevný proces vstřikování, tmavý a průhledný vzhled a design vnitřní textury a s displejem napájení vytváří vysoce kvalitní a high-tech pocit!
Jak překonat sedm designových výzev sluchátek TWS?
Zde je několik tipů, které vám pomohou vyřešit některé z nejnáročnějších výzev v designu sluchátek TWS, od minimalizace ztrát energie až po prodloužení pohotovostního režimu.
Od uvedení Apple AirPods v roce 2016 vzrostl trh se skutečným bezdrátovým stereo (TWS) o více než 50 procent ročně. Výrobci těchto populárních bezdrátových sluchátek rychle přidávají další funkce (potlačení šumu, spánek a sledování zdraví), aby odlišili své produkty, ale přidání všech těchto funkcí může být obtížné z hlediska konstrukce. V tomto článku se budu zabývat těmito výzvami.
Výzva 1: Minimalizujte ztráty energie pomocí efektivního nabíjení
Hlavním problémem u bezdrátových sluchátek je dosažení delší celkové doby přehrávání, když jsou sluchátka v přihrádce na baterie plně nabitá. V tomto případě se delší celková doba přehrávání promítá do počtu cyklů, které pouzdro dokáže nabít sluchátka za celou dobu jejich životnosti. Cílem je umožnit efektivní nabíjení a zároveň minimalizovat spotřebu energie z nabíjecího pouzdra do sluchátek.
Nabíjecí pouzdro vydává napětí z baterie jako vstup pro nabíjení sluchátek. Typickým řešením je boost konvertor s pevným výstupem 5V, což je jednoduché řešení, ale neoptimalizuje účinnost nabíjení. Protože jsou baterie do uší tak malé, návrháři často používají lineární nabíječky. Při použití pevného 5V vstupu je účinnost nabíjení velmi nízká - asi (V v - 5 netopýrech) / 5 palců - a způsobuje velký pokles napětí na baterii. Zapojte průměrné napětí 3,6V Li-Ion baterie (napůl vybité) a 5V vstup je účinný pouze ze 72 procent.
Naopak, použití nastavitelného zesilovače výstupu nebo převodníku buck-boost v nabíjecím pouzdře vytváří napětí jen mírně nad typickým rozsahem napětí sluchátek. To vyžaduje komunikaci z nabíjecího pouzdra se sluchátky, což umožňuje, aby se výstupní napětí nabíjecího pouzdra dynamicky přizpůsobovalo baterii sluchátek, když se napětí zvyšuje. To minimalizuje ztráty, zvýší účinnost nabíjení a výrazně sníží teplo.
Výzva 2: Zmenšete celkové řešení bez odstranění funkčnosti
Druhou výzvou je obecná výzva návrhu malých baterií – jak navrhnout baterii, která je malá co do velikosti a velká co do funkce. Jednoduchým řešením je zde zvolit zařízení s více integrovanými součástmi. Např:
Vysoce výkonná lineární nabíječka, která integruje další napájecí lišty pro napájení hlavního bloku systému a je dobrou volbou pro bezdrátová sluchátka.
Pro nízkonapěťové moduly náročné na napájení, jako jsou procesory a moduly bezdrátové komunikace, jsou výměnné kolejnice nejlepší volbou pro efektivitu.
U senzorových bloků, které nevyžadují příliš mnoho energie, ale potřebují nízkou hlučnost, zvažte použití regulátoru s nízkým výpadkem.
Pokud vaše bezdrátová sluchátka integrují analogové přední senzory pro měření kyslíku v krvi a srdeční frekvence, možná budete potřebovat také boost převodník.
Integrujte do nabíječky další napájecí lišty, aby se zmenšil její tvarový faktor. Vždy však existuje kompromis mezi integrací více pro menší velikosti a používáním diskrétnějších integrovaných obvodů (IC) pro flexibilitu.
Výzva 3: Prodlužte pohotovostní dobu
Pohotovostní doba je důležitá, protože spotřebitelé očekávají, že sluchátka budou přehrávat hudbu i po dlouhé době nečinnosti mimo nabíjecí pouzdro. Zvažte použití lithium-iontových baterií s vyšší energetickou hustotou ve sluchátkách, které mají obvykle vyšší napětí, například 4,35 voltu a 4,4 voltu, aby bylo možné uložit více energie. Plné nabití také prodlužuje pohotovostní dobu. Nabíječka baterií s malým ukončovacím proudem a vysokou přesností pomůže prodloužit pohotovostní dobu. Pokud dojde k velké změně specifikace ukončovacího proudu, můžete skončit s vyšším ukončovacím proudem, což může vést k předčasnému ukončení a vybití baterie.
41mAh baterie skončila na 1mAh oproti 4mAh. Pokud se nominální zakončovací proud 1mA značně liší a ve skutečnosti končí na 4mA, kapacita baterie 2mAh zůstane nevyužita. Nižší ukončovací proud a vyšší přesnost zvyšují efektivní kapacitu baterie.
Nízký klidový proud (IQ) je také důležitý pro prodloužení pohotovostní doby v různých provozních režimech. Integrovaný obvod nabíječky s napájecí cestou a téměř nulovým lodním proudem zabrání vybití baterie dříve, než se produkt dostane ke spotřebiteli, což umožní okamžité použití. Napájecí cesta vyžaduje umístění tranzistorů s kov-oxid-polovodičovým polem mezi baterii a systém, aby bylo možné řídit systém a cesty baterie.
Když sluchátka přehrávají hudbu nebo jsou v nečinnosti, musí být aktuální spotřeba systému co nejmenší. Hledání nabíječky s nízkou I minimalizovat I systému. Například nabíječky baterií často vyžadují k měření teploty baterie síť odporu s negativním teplotním koeficientem (NTC).
Některá řešení na trhu neumí vypnout NTC proud při práci v režimu baterie. Buď unikají příliš mnoho (únik může překročit 200µ, když má síť NTC 20 kΩ), nebo vyžadují další I/O a vypněte je vypínačem.
Výzva 4: Návrh zabezpečení
Výrobci baterií mají často pokyny pro nabíjení baterií při různých teplotách a baterie musí během používání zůstat v těchto bezpečných provozních oblastech. Některé vyžadují standardní profil, kde se nabíjení zastaví mimo hranici horké a studené teploty. Jiné společnosti mohou například vyžadovat specifické informace od Japonské asociace elektroniky a informačních technologií. Pro dodržení těchto teplotních profilů hledejte profil s nezbytnou vestavěnou nebo nějakou I twoC programovatelností. BQ21061 a BQ25155 mají registry pro nastavení teplotního okna a akcí, které mají být provedeny v rámci specifického teplotního rozsahu.
Blokování podpětí baterie (UVLO) je dalším bezpečnostním prvkem, který zabraňuje nadměrnému vybití baterie a tím jejímu namáhání. Jakmile napětí baterie klesne pod určitou prahovou hodnotu, UVLO přeruší vybíjecí dráhu. Například pro Li-Ion baterii nabitou 4,2 V je běžná prahová hodnota 2,8 V až 3 V.
Výzva 5: Zajištění spolehlivosti systému
Nízká spolehlivost systému způsobila, že se některé mikroprocesory zasekly, když uživatel zapojil adaptér. I když je to vzácné, vyžaduje to reset napájení systému, aby se mikroprocesor mohl restartovat a vrátit se do normálního stavu. Některé nabíječky baterií integrují hardwarový resetovací hlídací časovač, který provede hardwarový reset nebo cyklus napájení (pokud ne), jsou detekovány dvě transakce C někdy po připojení adaptéru uživatelem. Po resetu systému je napájecí cesta odpojena a znovu připojena k baterii a systému.
Podobně jako u hardwarového resetovacího hlídacího časovače, tradiční softwarový hlídací časovač také pomáhá zlepšit spolehlivost systému tím, že resetuje registr nabíječky na výchozí hodnotu po období bez transakcí v twoC. Tento reset zabraňuje nesprávnému nabíjení baterie, když je mikroprocesor ve vadném stavu.
Výzva 6: Sledujte nejlepší provozní oblasti
Šestou výzvou je monitorování systémových parametrů, kterých lze efektivně dosáhnout pomocí vestavěného vysoce přesného analogově-digitálního převodníku (ADC). Měření napětí baterie je dobrý parametr, protože poskytuje pohodlné, i když přibližné zobrazení stavu nabití baterie. Obecně platí, že pokud je stav nabití požadovaný bezdrátovými sluchátky vyšší než ±5 procent.
Vysoce přesný vestavěný ADC vám také umožňuje sledovat teplotu baterie a desky během nabíjení a vybíjení a jednat s ní. Mezi další parametry, které může nabíječka sledovat, patří vstupní napětí/proud, nabíjecí napětí/proud a systémové napětí. Vestavěný komparátor také pohodlně pomáhá sledovat specifické parametry a odesílat přerušení na hostitele. Pokud je parametr v normálním rozsahu a komparátor není spuštěn, hostitel nemusí neustále číst požadovaný parametr. BQ25155 je dobrým příkladem pro monitorování systémových parametrů, protože má ADC a komparátor.
Výzva 7: Zjednodušte bezdrátové připojení
Některá bezdrátová sluchátka mají funkci, která zobrazuje stav nabíjení sluchátek a nabíjecího pouzdra na smartphonu, když jsou sluchátka v nabíjecím pouzdru a víko je otevřené. Aby to bylo podpořeno, musí sluchátka hlásit stav nabití, jakmile jsou zapojena do pouzdra, a to i v případě, že je baterie vybitá. Hlavní čip musí být probuzený, aby mohl hlásit stav nabíjení, takže v tomto případě musí sluchátka napájet externí zdroj energie. Nabíječka s napájecí cestou umožňuje systému získat vyšší napětí z VBU a nabíjet baterii při nižším napětí.
Některé funkce bezdrátové nabíječky sluchátek (jako je lodní režim, reset napájení systému, UVLO baterie, přesný proud na svorkách a okamžité hlášení stavu nabití) nejsou možné bez schopnosti napájecí cesty, která vyžaduje umístění baterie i MOSFET systému A. mezi tím, abyste mohli samostatně spravovat cesty systému a baterie. Obrázek 5 znázorňuje nabíječku s a bez napájecí cesty.
Spínací a lineární nabíječky lze vidět v provedení nabíjecího pouzdra v závislosti na velikosti baterie a rychlosti nabíjení. Spínané nabíječky jsou účinnější a generují méně tepla, což je důležité pro vysoké proudy 700 mA a vyšší. Spínací nabíječky se obvykle dodávají s integrovanou funkcí boost nebo follow, která zvyšuje napětí baterie a poskytuje vstupní napětí pro nabíjení sluchátek. Lineární nabíječky jsou také dobrou volbou pro nízkoproudové bateriové boxy, protože nabízejí nízkou cenu a nízké IQ.
Dobíjecí sluchadla představují podobné konstrukční problémy. Obvykle jsou menší než sluchátka, takže jsou neviditelné, a proto vyžadují větší integraci energie na menší ploše. Vyžadují také nízkošumové napájecí kolejnice, včetně topologie spínaného kondenzátoru, pro vynikající čistotu zvuku.