Kif tiddisinja pin Pogo tal-iċċarġjar għal TWS Earbuds?
Il-headset Bluetooth Wireless TWS huwa wieħed mill-prodotti intelliġenti li jintlibsu favoriti mill-irġiel, nisa u tfal f'dawn l-aħħar snin. Huwa żgħir u exquisite, faċli biex tiċċarġja, u għandha forom differenti. Jista 'jiġi ċċarġjat billi titqiegħed fil-kompartiment tal-iċċarġjar. Wieħed mill-komponenti ewlenin fil-kompartiment tal-iċċarġjar tal-headset Bluetooth TWS huwa l-pogopin pogo pin. Il-earphones TWS jistgħu jiġu ċċarġjati permezz ta 'kuntatt bejn it-tarf femminili tal-pogo pin u t-tarf maskili fil-kompartiment tal-iċċarġjar. 80 fil-mija tad-ditti fis-suq jagħżlu li jużaw il-pogo pin.
Il-kaxxa tal-iċċarġjar tal-headset TWS hija xenarju ideali għall-iċċarġjar mingħajr fili ta 'enerġija baxxa. Il-headset Bluetooth mingħajr fili TWS li jappoġġja l-iċċarġjar mingħajr fili għandu modulu li jirċievi l-iċċarġjar mingħajr fili mibni fil-kaxxa tal-iċċarġjar, li jista 'jitqiegħed fuq il-ċarġer mingħajr fili għall-iċċarġjar bħal mowbajl iċċarġjar mingħajr fili, li jirrealizza iċċarġjar mingħajr fili. Il-funzjoni "verament bla fili" tal-Bluetooth plus iċċarġjar bla fili għandha esperjenza aħjar għall-utent u hija meqjusa bħala l-forma aħħarija ta 'headset Bluetooth bla fili veru TWS.
Issa l-earphones TWS huma bejn wieħed u ieħor maqsuma f'tipi semi-in-ear b'manki twal u forom ta 'bean sprout tat-tip cochlear fid-disinn tar-ras tal-headphone. Il-forma tal-earphones hija relattivament limitata, għalhekk id-disinn tal-iċċarġjar u l-iċċarġjar sar punt ta 'avvanz. L-istampa hija tajba Il-kompartiment tal-iċċarġjar għamel ftit innovazzjoni, bl-użu ta 'proċess ta' molding ta 'injezzjoni b'żewġ kuluri, dehra skura u trasparenti, u disinn intern tan-nisġa, u bil-wiri tal-qawwa, ħoloq sensazzjoni ta' kwalità għolja u ta 'teknoloġija għolja!
Kif Tegħleb Seba' Sfidi tad-Disinn tal-Headphones TWS?
Hawn huma xi suġġerimenti biex jgħinu biex issolvi wħud mill-aktar sfidi iebsa fid-disinn tal-headphones TWS, mill-minimizzazzjoni tat-telf tal-enerġija għall-estensjoni tal-ħin ta 'standby.
Mill-ħruġ ta 'Apple AirPods fl-2016, is-suq tal-isterjo mingħajr fili veru (TWS) kiber b'aktar minn 50 fil-mija kull sena. Dawk li jfasslu dawn l-earphones bla fili popolari qed iżidu malajr aktar karatteristiċi (kanċellazzjoni tal-istorbju, irqad u monitoraġġ tas-saħħa) biex jiddifferenzjaw il-prodotti tagħhom, iżda li żżid dawn il-karatteristiċi kollha tista 'tkun diffiċli mil-lat ta' inġinerija tad-disinn. F'dan l-artikolu, se nirrevedi dawn l-isfidi.
Sfida 1: Imminimizza t-telf ta 'enerġija permezz ta' ċċarġjar effiċjenti
Sfida ewlenija bil-earphones bla fili hija li tikseb ħin totali ta' daqq itwal meta l-earbuds fil-kompartiment tal-batterija jkunu kompletament iċċarġjati. F'dan il-każ, ħin totali itwal ta' daqq jissarraf fin-numru ta' ċikli li każ jista' jiċċarġja l-earbuds tul ħajjithom kollha. L-għan huwa li jippermetti iċċarġjar effiċjenti filwaqt li jiġi minimizzat il-konsum tal-enerġija mill-każ tal-iċċarġjar għall-earbuds.
Il-każ tal-iċċarġjar joħroġ vultaġġ mill-batterija bħala input biex jiċċarġja l-earbuds. Is-soluzzjoni tipika hija konvertitur boost b'output fiss ta '5V, li hija soluzzjoni sempliċi iżda ma tottimizza l-effiċjenza tal-iċċarġjar. Minħabba li l-batteriji tal-earbud huma tant żgħar, id-disinjaturi spiss jużaw chargers lineari. Meta tuża input fiss ta '5V, l-effiċjenza tal-iċċarġjar hija baxxa ħafna - madwar (V fi - 5 friefet il-lejl) / 5 in - u tipproduċi tnaqqis kbir fil-vultaġġ fuq il-batterija. Ipplaggja vultaġġ medju ta 'batterija Li-Ion ta' 3.6V (nofs skarikat) u l-input ta '5V huwa biss 72 fil-mija effiċjenti.
Bil-maqlub, l-użu ta 'boost ta' output aġġustabbli jew konvertitur buck-boost fil-każ tal-iċċarġjar jipproduċi vultaġġ biss ftit ogħla mill-firxa ta 'vultaġġ tipiku tal-earbuds. Dan jeħtieġ komunikazzjoni mill-każ tal-iċċarġjar għall-earbuds, li jippermetti li l-vultaġġ tal-ħruġ tal-każ tal-iċċarġjar jaġġusta b'mod dinamiku għall-batterija tal-earbuds hekk kif il-vultaġġ jiżdied. Dan se jimminimizza t-telf, iżid l-effiċjenza tal-iċċarġjar, u jnaqqas b'mod sinifikanti s-sħana.
Isfida 2: Tnaqqas is-soluzzjoni ġenerali mingħajr ma tneħħi l-funzjonalità
It-tieni sfida hija l-isfida ġenerali tad-disinn tal-batterija żgħira - kif tiddisinja batterija li hija kemm żgħira fid-daqs kif ukoll kbira fil-funzjoni. Is-soluzzjoni sempliċi hawnhekk hija li tagħżel apparat b'komponenti aktar integrati. Eż:
Ċarġer lineari ta 'prestazzjoni għolja li jintegra linji tal-enerġija addizzjonali biex iħaddem il-blokka tas-sistema prinċipali u huwa għażla tajba għall-headphones mingħajr fili.
Għal moduli ta 'vultaġġ baxx li jibdlu l-enerġija, bħal proċessuri u moduli ta' komunikazzjoni mingħajr fili, il-binarji tat-tpartit huma l-aħjar għażla għall-effiċjenza.
Għal blokki tas-sensuri li ma jeħtiġux ħafna enerġija iżda li jeħtieġu ħsejjes baxxi, ikkunsidra li tuża regolatur ta' dropout baxx.
Jekk il-headphones mingħajr fili tiegħek jintegraw sensors front-end analogi biex ikejlu l-ossiġnu tad-demm u r-rata tal-qalb, jista 'jkollok bżonn ukoll konvertitur boost.
Integra linji ta 'enerġija addizzjonali fil-ċarġer biex tagħmel il-fattur tal-forma tagħha iżgħar. Madankollu, dejjem hemm kompromess bejn l-integrazzjoni aktar għal daqsijiet iżgħar u l-użu ta 'ċirkwiti integrati (ICs) aktar diskreti għall-flessibbiltà.
Isfida 3: Estendi l-ħin ta' standby
Il-ħin ta 'standby huwa importanti għaliex il-konsumaturi jistennew li l-headphones idoqqu mużika anke wara perjodi twal ta' inattività barra l-każ tal-iċċarġjar. Ikkunsidra li tuża batteriji tal-jone tal-litju b'densità ogħla ta 'enerġija fil-earbuds, li tipikament ikollhom vultaġġi ogħla, bħal 4.35 volts u 4.4 volts, sabiex tkun tista' tinħażen aktar enerġija. Ċarġ sħiħ iżid ukoll il-ħin ta' standby. Ċarġer tal-batterija li fih kurrent ta 'terminazzjoni żgħir u preċiżjoni għolja jgħin biex jestendi l-ħin ta' standby. Jekk ikun hemm bidla kbira fl-ispeċifikazzjoni tal-kurrent ta 'terminazzjoni, tista' tispiċċa b'kurrent ta 'terminazzjoni ogħla, li jista' jwassal għal terminazzjoni prematura u batterija baxxa.
Batterija ta '41mAh spiċċat f'1mAh kontra 4mAh. Jekk il-kurrent ta 'terminazzjoni nominali ta' 1mA ivarja ħafna u fil-fatt jispiċċa f'4mA, il-kapaċità tal-batterija ta '2mAh tibqa' mhux sfruttata. Kurrent ta 'terminazzjoni aktar baxx u preċiżjoni ogħla jżidu l-kapaċità effettiva tal-batterija.
Kurrent baxx ta 'kwiet (IQ) huwa importanti wkoll biex itawwal il-ħin ta' standby f'modi operattivi differenti. Ċarġer tal-IC b'mogħdija tal-enerġija u kurrent tal-modalità tal-vapur qrib iż-żero jipprevjeni li l-batterija tiskula qabel ma l-prodott jasal għand il-konsumatur, u jippermetti użu immedjat. Il-mogħdija ta 'l-enerġija teħtieġ it-tqegħid ta' transistors ta 'effett ta' kamp tal-metall-ossidu-semikondutturi bejn il-batterija u s-sistema biex timmaniġġja s-sistema u l-mogħdijiet tal-batterija, rispettivament.
Meta l-earbuds qed idoqqu mużika jew idling, il-konsum attwali tas-sistema jeħtieġ li jkun żgħir kemm jista 'jkun. Sib ċarġer b'baxx I wkoll jimminimizza l-I tas-sistema. Pereżempju, iċ-chargers tal-batterija ħafna drabi jeħtieġu netwerk ta 'reżistenza tal-koeffiċjent tat-temperatura negattiva (NTC) biex ikejjel it-temperatura tal-batterija.
Xi soluzzjonijiet fis-suq ma jistgħux itfi l-kurrent NTC meta jaħdmu fil-modalità tal-batterija. Huma jew jnixxu wisq (tnixxija tista 'taqbeż 200µ meta n-netwerk NTC ikollu 20 kΩ) jew jeħtieġu I/O żejda u itfih bi swiċċ.
Isfida 4: Disinn tas-Sigurtà
Il-manifatturi tal-pakketti tal-batteriji spiss ikollhom linji gwida għall-iċċarġjar tal-batteriji f'temperaturi differenti, u l-batteriji għandhom jibqgħu f'dawn iż-żoni operattivi sikuri waqt l-użu. Xi wħud jeħtieġu profil standard fejn l-iċċarġjar jieqaf barra l-konfini tat-temperatura sħuna u kiesħa. Pereżempju, kumpaniji oħra jistgħu jeħtieġu informazzjoni speċifika mill-Assoċjazzjoni tal-Electronics and Information Technology tal-Ġappun. Biex tikkonforma ma 'dawn il-profili tat-temperatura, fittex profil bil-programmabbiltà integrata meħtieġa jew xi I twoC. Il-BQ21061 u l-BQ25155 għandhom reġistri biex jistabbilixxu t-tieqa tat-temperatura u azzjonijiet li għandhom jittieħdu f'firxa ta' temperatura speċifika.
Battery Undervoltage lockout (UVLO) hija karatteristika oħra ta 'sikurezza li tipprevjeni li l-batterija tiġi skarikata żżejjed u għalhekk enfasizzata. Ladarba l-vultaġġ tal-batterija jaqa 'taħt ċertu limitu, UVLO jaqta' l-mogħdija ta 'skarika. Pereżempju, għal batterija Li-Ion iċċarġjata f'4.2V, limitu ta 'qtugħ komuni huwa 2.8V sa 3V.
Sfida 5: Niżguraw l-Affidabbiltà tas-Sistema
L-affidabbiltà baxxa tas-sistema kkawża li xi mikroproċessuri jeħlu meta l-utent pplaggja l-adapter. Filwaqt li dan huwa rari, jeħtieġ reset tal-enerġija tas-sistema sabiex il-mikroproċessur jista 'jerġa' jibda u jerġa' lura għan-normal. Xi chargers tal-batteriji jintegraw ħardwer reset watchdog timer li jwettaq reset tal-hardware jew ċiklu tal-enerġija (jekk le) żewġ transazzjonijiet C jiġu skoperti f'xi żmien wara li l-adapter jiġi pplaggjat mill-utent. Wara reset tas-sistema, il-mogħdija ta 'l-enerġija hija skonnettjata u konnessa mill-ġdid mal-batterija u s-sistema.
Simili għall-ħardwer reset watchdog timer, is-software tradizzjonali watchdog timer jgħin ukoll biex ittejjeb l-affidabilità tas-sistema billi jerġa 'jissettja r-reġistru tal-ċarġer għall-valur default tiegħu wara perjodu ta' l-ebda tranżazzjonijiet fit-twoC. Dan ir-reset jipprevjeni li l-batterija tiġi ċċarġjata ħażin meta l-mikroproċessur ikun fi stat difettuż.
Isfida 6: Tissorvelja l-Aħjar Żoni Operattivi
Is-sitt sfida hija li tissorvelja l-parametri tas-sistema, li jistgħu jinkisbu b'mod effiċjenti permezz ta 'konvertitur analog-to-digital (ADC) ta' preċiżjoni għolja integrat. Il-kejl tal-vultaġġ tal-batterija huwa parametru tajjeb għaliex jipprovdi rappreżentazzjoni konvenjenti, għalkemm approssimattiva, tal-istat ta 'ċarġ tal-batterija. Bħala regola ġenerali, jekk l-istat ta 'ċarġ meħtieġ mill-widna bla fili huwa ogħla minn ± 5 fil-mija.
L-ADC integrat ta 'preċiżjoni għolja jippermettilek ukoll li timmonitorja u tieħu azzjoni fuq it-temperatura tal-batterija u l-bord waqt l-iċċarġjar u l-ħatt. Parametri oħra li l-ċarġer jista 'jissorvelja jinkludu vultaġġ/kurrent tad-dħul, vultaġġ/kurrent tal-iċċarġjar, u vultaġġ tas-sistema. Il-komparatur inkorporat jgħin ukoll b'mod konvenjenti jimmonitorja parametri speċifiċi u jibgħat interruzzjonijiet lill-ospitant. Jekk il-parametru huwa fil-medda normali u l-komparatur ma jiġix attivat, l-ospitant m'għandux għalfejn jaqra kontinwament il-parametru ta 'interess. Il-BQ25155 huwa eżempju tajjeb biex jimmonitorja l-parametri tas-sistema peress li għandu ADC u komparatur.
Isfida 7: Issimplifika l-konnettività mingħajr fili
Xi earphones bla fili għandhom karatteristika li turi l-istatus tal-iċċarġjar tal-earphones u l-każ tal-iċċarġjar fuq l-ismartphone meta l-earphones ikunu fil-każ tal-iċċarġjar u l-għatu jkun miftuħ. Biex isostnu dan, il-earphones għandhom jirrappurtaw l-istat ta 'ċarġ hekk kif huma pplaggjati fil-każ, anki jekk il-batterija tkun eżawrita. Iċ-ċippa prinċipali għandha tkun imqajjem biex tirrapporta l-istat tal-iċċarġjar, għalhekk f'dan il-każ, is-sors tal-enerġija esterna għandu jkun qed iħaddem il-earbuds. Ċarġer b'mogħdija tal-enerġija jippermetti lis-sistema tikseb vultaġġ ogħla mill-VBU waqt li tiċċarġja l-batterija b'vultaġġ aktar baxx.
Diversi karatteristiċi tal-ċarġer tal-headphone mingħajr fili (bħal mod tal-vapur, reset tal-enerġija tas-sistema, batterija UVLO, kurrent preċiż tat-terminal, u rappurtar tal-istatus ta 'ċarġ immedjat) mhumiex possibbli mingħajr il-kapaċità tal-mogħdija tal-enerġija, li teħtieġ li jitqiegħdu kemm il-batterija kif ukoll is-sistema A MOSFET bejniethom biex jimmaniġġjaw is-sistema u l-mogħdijiet tal-batterija separatament. Il-Figura 5 turi l-ċarġer bi u mingħajr mogħdija tal-enerġija.
Ċarġers li jaqilbu u lineari jistgħu jidhru fid-disinn tal-każ tal-iċċarġjar skont id-daqs tal-batterija u r-rata tal-iċċarġjar. Iċ-ċarġers tal-bidla huma aktar effiċjenti u jiġġeneraw inqas sħana, li hija importanti għal kurrenti għolja ta '700mA u aktar. Iċ-ċarġers li jaqilbu normalment jiġu b'funzjoni ta' spinta jew segwitu integrata li tagħti spinta lill-vultaġġ tal-batterija u tipprovdi l-vultaġġ tad-dħul għall-iċċarġjar tal-earbuds. Ċarġers lineari huma wkoll għażla tajba għal kaxxi ta 'batteriji ta' livell ta 'kurrent baxx peress li joffru prezz baxx u IQ baxx.
L-apparati tas-smigħ rikarikabbli jippreżentaw sfidi ta' disinn simili. Normalment ikunu iżgħar mill-earbuds sabiex ikunu inviżibbli u għalhekk jeħtieġu aktar integrazzjoni tal-enerġija f'żona iżgħar. Huma jeħtieġu wkoll binarji ta 'enerġija b'ħoss baxx, inkluża topoloġija ta' capacitor switched, għal ċarezza awdjo superjuri.