可穿戴設(shè)備的續(xù)航能力一直被大家所關(guān)注，不過受制于自身的體積，可穿戴設(shè)備必須使用小尺寸、容量低的電池作為電源，因此，電池的管理顯得非常重要。近日，德州儀器 (TI) 推出一款達(dá)到了業(yè)內(nèi)最低靜態(tài)電流 (Iq) 的高集成電池管理解決方案bq25120，這款帶有降壓轉(zhuǎn)換器的解決方案在工作電壓為1.8V時(shí)的靜態(tài)電流只有700nA，可在減少功耗的同時(shí)最大程度延長(zhǎng)電池使用壽命。
“可穿戴設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對(duì)電池的共同要求主要體現(xiàn)在高效率、超低功耗和更小的解決方案尺寸這幾個(gè)方面，bq25120完全滿足這些要求?！盩I模擬產(chǎn)品業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理姚志成說。
TI模擬產(chǎn)品業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理-姚志成
bq25120，業(yè)內(nèi)最小的電池管理解決方案
據(jù)姚志成介紹，bq25120在單個(gè)器件內(nèi)特有一個(gè)支持PowerPath技術(shù)的線性充電器、可配置低壓降穩(wěn)壓器 (LDO)、負(fù)載開關(guān)、降壓轉(zhuǎn)換器、按鈕控制和電池電壓監(jiān)視器。只要電池電壓范圍在3.6V至4.65V之間，快速充電電流在5mA至300mA之間，均可應(yīng)用bq25120，這讓可穿戴和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 應(yīng)用可處于常開狀態(tài)而又不會(huì)耗光電池電量。另外，bq25120的I2C編程接口使設(shè)計(jì)人員能夠設(shè)置電池充電器電壓、電流、終止閥值、輸入電流限值、負(fù)載開關(guān)控制、靈活定時(shí)器和復(fù)位選項(xiàng)等參數(shù)。
除了高集成度，bq25120也是業(yè)內(nèi)最小的電池管理解決方案?！翱蛻絷P(guān)心的不僅僅是單個(gè)器件小，更關(guān)心的是整個(gè)解決方案夠不夠小。bq25120除了把一些功能集成在里面之外，最重要的是整個(gè)解決方案的尺寸減少了一半以上?！币χ境煞Q，此解決方案采用2.5mm x 2.5mm晶圓芯片封裝 (WCSP) 可實(shí)現(xiàn)較小的占板面積，設(shè)計(jì)人員可以在大約24mm2的面積上進(jìn)行小而緊湊型設(shè)計(jì)。
bq25120的靜態(tài)電流在業(yè)界也處于非常領(lǐng)先的地位，僅700nA。“我們前面一代產(chǎn)品大概是微安級(jí)，發(fā)展到目前，又把它降到了一個(gè)新的臺(tái)階?！?姚志成說，通過使用電源路徑技術(shù)以及一個(gè)低靜態(tài)電流降壓轉(zhuǎn)換器，bq25120可在1.8V的工作電壓下保持常開狀態(tài)。這讓包括TI主機(jī)微處理器、Bluetooth射頻、SimpleLink Bluetooth Smart CC2640無線MCU在內(nèi)的主微處理器在充電期間可不從“已耗光”的電池中取電，從而可持續(xù)運(yùn)行。由于此解決方案特有50nA的待機(jī)模式靜態(tài)電流，設(shè)計(jì)人員可以最大限度的延長(zhǎng)電池使用壽命。
此外，低至500μA的精確充電終止電流，這個(gè)特性最大限度地增加了充電周期完成前傳送到電池中的電能，從而使電池能夠在更加穩(wěn)健耐用的滿充電狀態(tài)下對(duì)外供電?！俺潆娊K止電流的值越小，就代表能給電池提供的能量更多。而TI的這個(gè)產(chǎn)品，除了能夠設(shè)置到500μA這么一個(gè)精確的終止電流以外，還可以通過I2C接口來設(shè)定。” 姚志成說。
為了集成更多的終端應(yīng)用特性，bq25120可以與其它器件一同使用。超低靜態(tài)電流降壓轉(zhuǎn)換器，TPS62743可用于額外的降壓輸出。也可將升壓轉(zhuǎn)換器用于顯示集成。TPS61046提供12V升壓，而支持負(fù)載連接的TPS61240為心率監(jiān)視器或小尺寸顯示器提供5V升壓。
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成本不升反降 為未來的創(chuàng)新產(chǎn)品鋪路
姚志成介紹，bq25120整體解決方案，除了一顆bq25120芯片，外圍還包括5顆電容和一顆電感?！斑@是目前業(yè)界最小的電池管理方案，2.5mm x 2.5mm尺寸相當(dāng)于只有普通人小拇指蓋的十分之一大小。除了尺寸小，整體解決方案的價(jià)值比包含這些功能的單個(gè)元器件產(chǎn)品加起來的價(jià)值要高，而且可以減少30%-40%的成本?！?
“這個(gè)解決方案服務(wù)的對(duì)象就是那些想把產(chǎn)品尺寸做到極致的廠商，未來可能很多公司會(huì)有一些新的創(chuàng)意，推一些體積更小的可穿戴產(chǎn)品，包括入耳式的藍(lán)牙耳機(jī)，這肯定需要一些更加緊湊、更具優(yōu)勢(shì)的低功耗產(chǎn)品。因?yàn)閷?duì)于消費(fèi)者來說，產(chǎn)品不僅要外觀漂亮，而且待機(jī)時(shí)間也要足夠長(zhǎng)。”姚志成透露，目前TI正與華東地區(qū)的一家企業(yè)合作，該企業(yè)正在做新一代手環(huán)，體型非常纖細(xì)，這就要求整個(gè)PCB或解決方案的尺寸非常小，TI的此款解決方案也正是為了應(yīng)對(duì)未來客戶對(duì)產(chǎn)品尺寸的極致追求。
對(duì)于可穿戴設(shè)備而言，如何延長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間、小尺寸一直是業(yè)界努力的方向，超低靜態(tài)電流和小封裝電源管理單芯片無疑是趨勢(shì)。目前，bq25120已達(dá)到700nA的最低靜態(tài)電流，另外，集成了DC/DC開關(guān)、LDO、按鈕控制和電池電壓監(jiān)視器等功能。姚志成稱，未來可能會(huì)把電感也集成在里面，至于如何把尺寸做得更小，這就要看工藝的變革。
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