Kako dizajnirati Pogo pin za punjenje za TWS slušalice?
TWS bežične Bluetooth slušalice jedan su od pametnih nosivih proizvoda koje posljednjih godina preferiraju muškarci, žene i djeca. Mali je i izuzetan, lako se puni i ima različite oblike. Može se puniti stavljanjem u odjeljak za punjenje. Jedna od ključnih komponenti u odjeljku za punjenje TWS Bluetooth slušalica je pogopin pogo pin. TWS slušalice se mogu puniti kontaktom između ženskog kraja pogo igle i muškog kraja u odjeljku za punjenje. 80 posto robnih marki na tržištu odlučuje koristiti pogo iglu.
TWS kutija za punjenje slušalica idealan je scenarij za bežično punjenje male snage. TWS bežične Bluetooth slušalice koje podržavaju bežično punjenje imaju ugrađen modul za prijem bežičnog punjenja u kutiji za punjenje, koji se može postaviti na bežični punjač za punjenje poput mobilnog telefona s bežičnim punjenjem, ostvarujući bežično punjenje. "Uistinu bežična" funkcija Bluetootha plus bežično punjenje ima bolje korisničko iskustvo i smatra se ultimativnim oblikom TWS prave bežične Bluetooth slušalice.
Sada se TWS slušalice grubo dijele na tipove polu-in-ear s dugim ručkama i kohlearnim oblicima klica graha u dizajnu glave slušalica. Oblik slušalica je relativno ograničen, tako da je dizajn punjenja i punjenja postao točka proboja. Slika je prava. Pretinac za punjenje napravio je malu inovaciju, koristeći postupak brizganja u dvije boje, tamni i prozirni izgled, dizajn unutarnje teksture, te sa zaslonom snage, stvarajući visokokvalitetni, high-tech osjećaj!
Kako prevladati sedam dizajnerskih izazova TWS slušalica?
Evo nekoliko savjeta koji će vam pomoći u rješavanju nekih od najtežih izazova u dizajnu TWS slušalica, od smanjenja gubitka energije do produljenja vremena čekanja.
Od izlaska Apple AirPods slušalica 2016. godine, tržište pravih bežičnih stereo uređaja (TWS) raslo je za više od 50 posto godišnje. Proizvođači ovih popularnih bežičnih slušalica ubrzano dodaju više značajki (poništavanje buke, spavanje i praćenje zdravlja) kako bi razlikovali svoje proizvode, ali dodavanje svih tih značajki može biti teško sa stajališta inženjerskog dizajna. U ovom ću članku razmotriti te izazove.
Izazov 1: Smanjite gubitak energije učinkovitim punjenjem
Veliki izazov s bežičnim slušalicama je postizanje duljeg ukupnog vremena reprodukcije kada su slušalice u odjeljku za baterije potpuno napunjene. U ovom slučaju, dulje ukupno vrijeme reprodukcije prevodi se u broj ciklusa u kojima kućište može puniti slušalice tijekom njihova cijelog vijeka trajanja. Cilj je omogućiti učinkovito punjenje uz smanjenje potrošnje energije od kućišta za punjenje do slušalica.
Kutija za punjenje daje napon iz baterije kao ulaz za punjenje slušalica. Tipično rješenje je pretvarač pojačanja s fiksnim izlazom od 5 V, što je jednostavno rješenje, ali ne optimizira učinkovitost punjenja. Budući da su baterije za slušalice tako male, dizajneri često koriste linearne punjače. Pri korištenju fiksnog ulaza od 5 V, učinkovitost punjenja je vrlo niska - oko (V u - 5 palicama) / 5 in - i proizvodi veliki pad napona na bateriji. Priključite prosječni napon Li-Ion baterije od 3,6 V (napola ispražnjen) i ulaz od 5 V je samo 72 posto učinkovit.
Suprotno tome, korištenje pojačanog pretvarača podesive izlazne snage ili pojačanog pretvarača u kućištu za punjenje proizvodi napon samo malo iznad tipičnog raspona napona za slušalice. To zahtijeva komunikaciju između kućišta za punjenje i slušalica, što omogućuje da se izlazni napon kućišta za punjenje dinamički prilagođava bateriji slušalica kako se napon povećava. To će minimizirati gubitke, povećati učinkovitost punjenja i značajno smanjiti toplinu.
Izazov 2: Smanjite ukupno rješenje bez uklanjanja funkcionalnosti
Drugi izazov je opći izazov dizajna male baterije - kako dizajnirati bateriju koja je male veličine i velike funkcije. Ovdje je jednostavno rješenje odabrati uređaj s više integriranih komponenti. Npr.
Linearni punjač visokih performansi koji integrira dodatne tračnice za napajanje za napajanje glavnog bloka sustava i dobar je izbor za bežične slušalice.
Za niskonaponske module gladne energije kao što su procesori i bežični komunikacijski moduli, izmjenjive tračnice su najbolji izbor za učinkovitost.
Za senzorske blokove koji ne zahtijevaju mnogo energije, ali trebaju nisku razinu buke, razmislite o korištenju regulatora niskog pada.
Ako vaše bežične slušalice integriraju analogne prednje senzore za mjerenje kisika u krvi i otkucaja srca, možda će vam trebati i pojačivač.
Integrirajte dodatne vodove za napajanje u punjač kako biste smanjili njegov oblik. Međutim, uvijek postoji kompromis između veće integracije za manje veličine i korištenja diskretnijih integriranih sklopova (IC) za fleksibilnost.
Izazov 3: Produžite vrijeme čekanja
Vrijeme pripravnosti je važno jer potrošači očekuju da će slušalice reproducirati glazbu čak i nakon dugih razdoblja neaktivnosti izvan kućišta za punjenje. Razmislite o korištenju litij-ionskih baterija veće gustoće energije u slušalicama, koje obično imaju viši napon, poput 4,35 volta i 4,4 volta, kako bi se moglo pohraniti više energije. Potpuno punjenje također produžuje vrijeme čekanja. Punjač baterija s malom završnom strujom i visokom preciznošću pomoći će produžiti vrijeme čekanja. Ako postoji velika promjena u specifikaciji priključne struje, možete završiti s višom priključnom strujom, što može dovesti do preranog prekida i niske baterije.
Baterija od 41 mAh završava na 1 mAh u odnosu na 4 mAh. Ako nazivna završna struja od 1 mA jako varira i zapravo završi na 4 mA, kapacitet baterije od 2 mAh ostat će neiskorišten. Niža završna struja i veća točnost povećavaju učinkoviti kapacitet baterije.
Niska struja mirovanja (IQ) također je važna za produljenje vremena čekanja u različitim načinima rada. IC punjač s strujom napajanja i strujom gotovo nulte u brodskom načinu rada spriječit će pražnjenje baterije prije nego što proizvod stigne do potrošača, omogućujući trenutnu upotrebu. Put napajanja zahtijeva postavljanje tranzistora s efektom polja metal-oksid-poluvodič između baterije i sustava za upravljanje sustavom i putovima baterije.
Kada slušalice reproduciraju glazbu ili su u stanju mirovanja, trenutna potrošnja sustava mora biti što manja. Pronalaženje punjača s niskim I također minimizira I sustava. Na primjer, punjači baterija često zahtijevaju mrežu otpornika s negativnim temperaturnim koeficijentom (NTC) za mjerenje temperature baterije.
Neka rješenja na tržištu ne mogu isključiti NTC struju kada rade u baterijskom načinu rada. Ili previše cure (curenje može premašiti 200µ kada NTC mreža ima 20 kΩ) ili zahtijevaju dodatni I/O i isključite ga prekidačem.
Izazov 4: Dizajn sigurnosti
Proizvođači baterija često imaju smjernice za punjenje baterija na različitim temperaturama, a baterije moraju ostati unutar tih sigurnih radnih područja tijekom uporabe. Neki zahtijevaju standardni profil gdje se punjenje zaustavlja izvan granice vruće i hladne temperature. Na primjer, druge tvrtke mogu zahtijevati određene informacije od Japanske udruge za elektroniku i informacijsku tehnologiju. Kako biste bili u skladu s ovim temperaturnim profilima, potražite profil s potrebnom ugrađenom ili nekom drugom mogućnošću programiranja. BQ21061 i BQ25155 imaju registre za postavljanje temperaturnog okvira i radnji koje treba poduzeti unutar određenog temperaturnog raspona.
Blokada podnapona baterije (UVLO) još je jedna sigurnosna značajka koja sprječava prekomjerno pražnjenje baterije, a time i stres. Jednom kada napon baterije padne ispod određenog praga, UVLO prekida put pražnjenja. Na primjer, za Li-Ion bateriju napunjenu na 4,2 V, uobičajeni prag prekida je 2,8 V do 3 V.
Izazov 5: Osiguravanje pouzdanosti sustava
Niska pouzdanost sustava uzrokovala je zaglavljivanje nekih mikroprocesora kada je korisnik uključio adapter. Iako je to rijetkost, potrebno je ponovno pokretanje sustava kako bi se mikroprocesor mogao ponovno pokrenuti i vratiti u normalu. Neki punjači baterija integriraju nadzorni mjerač vremena za poništavanje hardvera koji izvodi poništavanje hardvera ili ciklus napajanja (ako ne) otkrivaju se dvije C transakcije nakon što je korisnik priključio adapter. Nakon resetiranja sustava, strujni put se isključuje i ponovno spaja na bateriju i sustav.
Slično hardverskom nadzornom mjeraču resetiranja, tradicionalni softverski nadzorni mjerač vremena također pomaže u poboljšanju pouzdanosti sustava vraćanjem registra punjača na zadanu vrijednost nakon razdoblja bez transakcija u twoC. Ovo resetiranje sprječava neispravno punjenje baterije kada je mikroprocesor u neispravnom stanju.
Izazov 6: Pratite najbolja radna područja
Šesti izazov je praćenje parametara sustava, što se može učinkovito postići ugrađenim analogno-digitalnim pretvaračem (ADC) visoke preciznosti. Mjerenje napona akumulatora je dobar parametar jer daje praktičan, iako približan, prikaz stanja napunjenosti akumulatora. Općenito, ako je stanje napunjenosti koje zahtijevaju bežične slušalice veće od ±5 posto.
Ugrađeni ADC visoke točnosti također vam omogućuje praćenje i djelovanje u vezi s temperaturom baterije i ploče tijekom punjenja i pražnjenja. Ostali parametri koje punjač može pratiti uključuju ulazni napon/struju, napon/struju punjenja i napon sustava. Ugrađeni komparator također pomaže u praćenju specifičnih parametara i slanju prekida glavnom računalu. Ako je parametar unutar normalnog raspona, a komparator nije aktiviran, glavno računalo ne mora stalno čitati parametar od interesa. BQ25155 je dobar primjer za praćenje parametara sustava budući da ima ADC i komparator.
Izazov 7: Pojednostavite bežično povezivanje
Neke bežične slušalice imaju značajku koja prikazuje status punjenja slušalica i kućišta za punjenje na pametnom telefonu kada su slušalice u kućištu za punjenje i otvoren je poklopac. Kako bi to podržale, slušalice moraju prijaviti stanje napunjenosti čim se uključe u kućište, čak i ako je baterija prazna. Glavni čip mora biti aktivan da bi prijavio stanje punjenja, tako da u ovom slučaju vanjski izvor napajanja mora napajati slušalice. Punjač s strujnim putem omogućuje sustavu dobivanje višeg napona od VBU dok puni bateriju na nižem naponu.
Nekoliko značajki bežičnog punjača za slušalice (kao što je brodski način rada, ponovno postavljanje napajanja sustava, UVLO baterije, točna struja terminala i trenutno izvješćivanje o statusu punjenja) nije moguće bez mogućnosti puta napajanja, što zahtijeva postavljanje MOSFET-a i baterije i sustava između za odvojeno upravljanje sustavom i putevima baterije. Slika 5 prikazuje punjač sa i bez strujnog puta.
Preklopni i linearni punjači mogu se vidjeti u dizajnu kućišta za punjenje ovisno o veličini baterije i brzini punjenja. Preklopni punjači su učinkovitiji i stvaraju manje topline, što je važno za visoke struje od 700 mA i više. Preklopni punjači obično dolaze s integriranom funkcijom pojačanja ili praćenja koja povećava napon baterije i daje ulazni napon za punjenje slušalica. Linearni punjači također su dobar izbor za baterijske kutije niske razine struje jer nude nisku cijenu i nizak IQ.
Punjiva slušna pomagala predstavljaju slične izazove dizajna. Obično su manje od slušalica tako da su nevidljive i stoga zahtijevaju veću integraciju snage na manjem području. Također zahtijevaju niskošumne strujne tračnice, uključujući topologiju promijenjenog kondenzatora, za vrhunsku jasnoću zvuka.