Kuidas kujundada TWS-i kõrvaklappide jaoks laadimis-Pogo tihvt?
TWS Wireless Bluetooth-peakomplekt on üks nutikatest kantavatest toodetest, mida mehed, naised ja lapsed on viimastel aastatel eelistanud. See on väike ja peen, kergesti laaditav ja erineva kujuga. Seda saab laadida, asetades selle laadimiskambrisse. Üks TWS Bluetoothi peakomplekti laadimiskambri põhikomponente on pogopin pogo pin. TWS-i kõrvaklappe saab laadida kontakti kaudu pogo tihvti emase otsa ja laadimiskambri isase otsa vahel. 80 protsenti turul olevatest kaubamärkidest valivad pogo tihvti kasutamise.
TWS-peakomplekti laadimiskast on ideaalne vähese energiatarbega juhtmevaba laadimise stsenaarium. Juhtmeta laadimist toetaval TWS juhtmevaba Bluetooth-peakomplektil on laadimiskarbis sisseehitatud juhtmevaba laadimise vastuvõtumoodul, mille saab juhtmevaba laadimisega mobiiltelefoni sarnaselt laadimiseks asetada juhtmevaba laadija peale, realiseerides juhtmevaba laadimise. Bluetoothi ja juhtmevaba laadimise "tõeliselt juhtmevaba" funktsioon pakub paremat kasutuskogemust ja seda peetakse TWS-i tõelise juhtmevaba Bluetooth-peakomplekti parimaks vormiks.
Nüüd jagunevad TWS-i kõrvaklapid kõrvaklapipea disainis laias laastus pooleldi-kõrvas-tüüpideks, millel on pikad käepidemed ja kohlear-tüüpi oavõsu kuju. Kõrvaklappide kuju on suhteliselt piiratud, seega on laadimise ja laadimise disain muutunud läbimurdepunktiks. Pilt on õige Laadimiskamber on teinud väikese uuenduse, kasutades kahevärvilist survevaluprotsessi, tumedat ja läbipaistvat välimust ning sisemist tekstuurikujundust ning koos toiteekraaniga loob kvaliteetse kõrgtehnoloogilise tunde!
Kuidas ületada seitse TWS-kõrvaklappide disainiprobleemi?
Siin on mõned näpunäited, mis aitavad lahendada TWS-i kõrvaklappide disaini kõige raskemaid väljakutseid, alates voolukadude minimeerimisest kuni ooteaja pikendamiseni.
Alates Apple AirPodide väljalaskmisest 2016. aastal on tõeline juhtmevaba stereo (TWS) turg kasvanud igal aastal enam kui 50 protsenti. Nende populaarsete juhtmevabade kõrvaklappide tootjad lisavad oma toodetele eristamiseks kiiresti uusi funktsioone (mürasummutus, uni ja tervise jälgimine), kuid kõigi nende funktsioonide lisamine võib olla disainiinseneri seisukohast keeruline. Käesolevas artiklis käsitlen neid väljakutseid.
Väljakutse 1: Minimeerige võimsuskadu tänu tõhusale laadimisele
Juhtmeta kõrvaklappide suur väljakutse on saavutada pikem kogu taasesitusaeg, kui akupesas olevad kõrvaklapid on täielikult laetud. Sel juhul tähendab pikem kogu esitusaeg tsüklite arvu, mille jooksul ümbris suudab kõrvaklappe kogu nende eluea jooksul laadida. Eesmärk on võimaldada tõhusat laadimist, minimeerides samal ajal energiatarbimist laadimisümbrisest kõrvaklappideni.
Laadimisümbris väljastab akust pinget kõrvaklappide laadimiseks. Tüüpiline lahendus on fikseeritud 5V väljundiga võimendusmuundur, mis on lihtne lahendus, kuid ei optimeeri laadimise efektiivsust. Kuna kõrvaklappide akud on nii väikesed, kasutavad disainerid sageli lineaarseid laadijaid. Fikseeritud 5 V sisendi kasutamisel on laadimise efektiivsus väga madal – umbes (V in - 5 bats) / 5 tolli – ja see põhjustab aku suure pingelanguse. Ühendage keskmise 3,6 V liitiumioonaku pingega (pooltühjenenud) ja 5 V sisendi efektiivsus on vaid 72 protsenti.
Vastupidi, reguleeritava väljundiga võimendus- või buck-boost muunduri kasutamine laadimisümbrises tekitab pinge, mis ületab kõrvaklappide tüüpilist pingevahemikku vaid veidi. See eeldab sidet laadimisümbriselt kõrvaklappidega, mis võimaldab laadimisümbrise väljundpingel pinge kasvades dünaamiliselt kohanduda kõrvaklappide akuga. See vähendab kaod, suurendab laadimise efektiivsust ja vähendab oluliselt soojust.
2. väljakutse: vähendage üldist lahendust ilma funktsioone eemaldamata
Teiseks väljakutseks on väikese aku disaini üldine väljakutse – kuidas kujundada akut, mis on nii mõõtmetelt kui ka funktsioonilt suur. Lihtne lahendus on siin valida rohkem integreeritud komponentidega seade. Nt:
Suure jõudlusega lineaarne laadija, mis integreerib põhisüsteemiploki toiteks täiendavad toitetorud ja on hea valik juhtmevabade kõrvaklappide jaoks.
Toitenäljaste madalpingemoodulite (nt protsessorid ja traadita side moodulid) jaoks on vahetussiinid tõhususe tagamiseks parim valik.
Anduriplokkide puhul, mis ei vaja palju võimsust, kuid vajavad madalat mürataset, kaaluge väikese väljalangevuse regulaatori kasutamist.
Kui teie juhtmeta kõrvaklappidesse on integreeritud analoogsed esiotsa andurid, et mõõta vere hapnikusisaldust ja südame löögisagedust, võib teil vaja minna ka võimendusmuundurit.
Integreerige laadijasse täiendavad toitetorud, et muuta selle kujutegur väiksemaks. Siiski on alati kompromiss väiksemate suuruste jaoks rohkem integreerimise ja paindlikkuse tagamiseks diskreetsemate integraallülituste (IC-de) vahel.
3. väljakutse: ooteaja pikendamine
Ooteaeg on oluline, sest tarbijad eeldavad, et kõrvaklapid mängivad muusikat ka pärast pikka tegevusetust väljaspool laadimisümbrist. Kaaluge suurema energiatihedusega liitiumioonakude kasutamist kõrvaklappides, millel on tavaliselt kõrgem pinge, näiteks 4,35 volti ja 4,4 volti, et saaks rohkem energiat salvestada. Täislaadimine pikendab ka ooteaega. Väikese lõppvoolu ja suure täpsusega akulaadija aitab pikendada ooteaega. Kui lõppvoolu spetsifikatsioonis on suur muutus, võib lõppvoolu olla suurem, mis võib põhjustada enneaegse lõpetamise ja aku tühjenemise.
41 mAh aku otsas on 1 mAh versus 4 mAh. Kui nominaalne 1 mA lõppvool varieerub suuresti ja lõpeb tegelikult 4 mA juures, jääb 2 mAh aku maht kasutamata. Madalam lõppvool ja suurem täpsus suurendavad aku efektiivset mahtuvust.
Madal puhkevool (IQ) on oluline ka ooteaja pikendamiseks erinevates töörežiimides. Laadija IC, millel on toitetee ja peaaegu nullilähedane laevarežiimi vool, takistab aku tühjenemist enne toote tarbijani jõudmist, võimaldades kohest kasutamist. Toitetee nõuab metalloksiid-pooljuhtväljatransistoride paigutamist aku ja süsteemi vahele, et hallata vastavalt süsteemi ja aku liikumisteid.
Kui kõrvaklapid mängivad muusikat või tühikäigul, peab süsteemi voolutarve olema võimalikult väike. Madalaga laadija leidmisel minimeerin ka süsteemi I. Näiteks vajavad akulaadijad sageli aku temperatuuri mõõtmiseks negatiivse temperatuuriteguri (NTC) takistivõrku.
Mõned turul olevad lahendused ei saa akurežiimis töötades NTC voolu välja lülitada. Need kas lekivad liiga palju (leke võib ületada 200 µ, kui NTC võrgul on 20 kΩ) või vajavad täiendavat sisendit/väljundit ja lülitavad selle lülitiga välja.
Väljakutse 4: Turvakujundus
Akukomplektide tootjatel on sageli juhised akude laadimiseks erinevatel temperatuuridel ja akud peavad kasutamise ajal jääma nendesse ohututesse tööpiirkondadesse. Mõned nõuavad standardprofiili, kus laadimine peatub väljaspool kuuma ja külma temperatuuri piiri. Näiteks võivad teised ettevõtted nõuda Jaapani elektroonika- ja infotehnoloogialiidult konkreetset teavet. Nende temperatuuriprofiilide järgimiseks otsige vajaliku sisseehitatud või mõne I 2C programmeeritavusega profiili. Mudelil BQ21061 ja BQ25155 on registrid temperatuuriakna ja konkreetses temperatuurivahemikus tehtavate toimingute seadistamiseks.
Battery Undervoltage lockout (UVLO) on veel üks ohutusfunktsioon, mis takistab aku liigset tühjenemist ja seega stressi tekitamist. Kui aku pinge langeb alla teatud läve, katkestab UVLO tühjenemistee. Näiteks 4,2 V pingega laetud liitiumioonaku puhul on tavaline väljalülituslävi 2,8 V kuni 3 V.
5. väljakutse: süsteemi töökindluse tagamine
Süsteemi madal töökindlus põhjustas mõne mikroprotsessori kinnijäämise, kui kasutaja adapteri ühendas. Kuigi see on haruldane, nõuab see süsteemi toite lähtestamist, et mikroprotsessor saaks taaskäivitada ja naasta normaalsele tööle. Mõned akulaadijad integreerivad riistvara lähtestamise valvekoera taimeri, mis teostab riistvara lähtestamise või toitetsükli (kui mitte), tuvastatakse kaks C-tehingut millalgi pärast adapteri ühendamist kasutaja poolt. Pärast süsteemi lähtestamist ühendatakse toitetee lahti ning ühendatakse uuesti aku ja süsteemiga.
Sarnaselt riistvara lähtestamise valvekoera taimeriga aitab ka traditsiooniline tarkvaravalve taimer parandada süsteemi töökindlust, lähtestades laadija registri vaikeväärtusele pärast perioodi, mil kahes C-s pole tehinguid tehtud. See lähtestamine hoiab ära aku ebaõige laadimise, kui mikroprotsessor on rikkis.
6. väljakutse: jälgige parimaid tegevuspiirkondi
Kuues väljakutse on jälgida süsteemi parameetreid, mida saab tõhusalt saavutada sisseehitatud ülitäpse analoog-digitaalmuunduri (ADC) abil. Aku pinge mõõtmine on hea parameeter, kuna see annab mugava, kuigi ligikaudse ülevaate aku laetuse olekust. Rusikareegel, kui juhtmeta peakomplekti nõutav laetuse tase on kõrgem kui ±5 protsenti .
Suure täpsusega sisseehitatud ADC võimaldab teil jälgida ka aku ja plaadi temperatuuri laadimise ja tühjenemise ajal ning nende suhtes meetmeid võtta. Muud parameetrid, mida laadija saab jälgida, hõlmavad sisendpinget/voolu, laadimispinget/voolu ja süsteemi pinget. Sisseehitatud komparaator aitab mugavalt jälgida ka konkreetseid parameetreid ja saata hostile katkestusi. Kui parameeter jääb normaalvahemikku ja komparaatorit ei käivitata, ei pea host huvipakkuvat parameetrit pidevalt lugema. BQ25155 on hea näide süsteemi parameetrite jälgimiseks, kuna sellel on ADC ja komparaator.
7. väljakutse: lihtsustage traadita ühendust
Mõnedel juhtmeta kõrvaklappidel on funktsioon, mis kuvab kõrvaklappide ja nutitelefoni laadimisümbrise laadimisoleku, kui kõrvaklapid on laadimisümbrises ja kaas on avatud. Selle toetamiseks peavad kõrvaklapid laadimisolekust teatama kohe, kui need on ümbrisesse ühendatud, isegi kui aku on tühi. Laadimisolekust teatamiseks peab põhikiip olema ärkvel, nii et sel juhul peab väline toiteallikas toiteks kõrvaklappe. Toitekanaliga laadija võimaldab süsteemil saada VBU-st kõrgemat pinget, laadides samal ajal akut madalama pingega.
Juhtmeta kõrvaklappide laadija mitmed funktsioonid (nt laevarežiim, süsteemi toite lähtestamine, aku UVLO, täpne klemmivool ja kohene laadimisolekuteade) pole võimalikud ilma toitetee võimaluseta, mis nõuab nii aku kui ka süsteemi MOSFETi paigaldamist. vahepeal, et hallata süsteemi ja aku teed eraldi. Joonis 5 illustreerib laadijat koos ja ilma toitekanalita.
Sõltuvalt aku suurusest ja laadimiskiirusest on laadimiskorpuse disainis näha lülitus- ja lineaarlaadijaid. Lülitavad laadijad on tõhusamad ja toodavad vähem soojust, mis on oluline 700 mA ja suurema voolu korral. Lülitatavatel laadijatel on tavaliselt integreeritud võimendus- või järelfunktsioon, mis suurendab aku pinget ja annab sisendpinge kõrvaklappide laadimiseks. Lineaarsed laadijad on hea valik ka madala voolutasemega akukastide jaoks, kuna need pakuvad madalat hinda ja madalat IQ-d.
Taaslaetavad kuuldeaparaadid kujutavad endast sarnaseid disainiprobleeme. Tavaliselt on need kõrvaklappidest väiksemad, nii et need on nähtamatud ja vajavad seetõttu väiksemal alal suuremat võimsuse integreerimist. Kõrgema heliselguse tagamiseks vajavad nad ka madala müratasemega toiterööpaid, sealhulgas lülitatud kondensaatori topoloogiat.