电源管理 可穿戴设备的维谷
2016-02-25 来自: 陕西省电源学会 浏览次数:3173
| 近两年来的可穿戴设备几乎占满了各大科技媒体的头条，尤其是在谷歌发布Google Glass和最近推出专用于可穿戴设备的Google Wear系统以后，业界对可穿戴设备的关注又上升到了一个新高度。但目前的现状是，可穿戴设备未能引起人们的疯狂，除了市场调研公司尼尔森的报告提到的价格偏高以外，笔者认为，续航未能大幅度提升也是影响可穿戴设备普及的一个要素。因此如何对可穿戴设备进行高效的电源管理，提高续航时间，是一个关键。下面我们通过介绍业内的一些可穿戴设备电源管理解决方案，为广大可穿戴设备从业者提供设计参考。 要更大限度的提高续航，降低可穿戴设备的功耗成为关键。半导体厂家也都在当中的电源管理作出努力，进而推出了低功耗的控制器、低功耗蓝牙通讯、低功耗的显示屏，通过这些方式来实现节流的目的。 低功耗MCU是根本 高性能模拟与混合信号IC领导厂商Silicon Labs去年推出的EFM32? Leopard Gecko 32位微控制器在所有能耗模式下都能提供业界领先的能源效率，实现极长的电池寿命，此外它还具有的处理性能、超高集成度和小尺寸封装。 Leopard Gecko MCU的低功耗传感器接口（LESENSE）和外设反射系统（PRS）等特性，对于Misfit的超低功耗预算来说特别具有吸引力。LESENSE接口自治的收集和处理传感器数据，甚至当MCU处于深度休眠模式时依旧如此，这使得MCU可以很长时间保持在低功耗模式，并且同时跟踪传感器状态和事件。PRS监视复杂的系统级事件，允许不同MCU外设之间自治通信，同时尽可能的保持CPU在节能的休眠模式以减少整体系统功耗。 不可忽视的无线通信方式 除了低功耗MCU，采用哪种低功耗无线通信也是一个关键，而低功耗蓝牙（BLE）方案则是其中的佼佼者。 CSR公司推出的全新Bluetooth? Smart平台CSR1012?，凭借其超低功耗技术和更小型封装，成为可穿戴设备的完美选择。 CSR1012旨在为可穿戴配件提供最长可能的电池寿命。它是无需外装调节器即可与锂离子电池实现直接连接的解决方案，不仅节约了成本及PCB面积，更关键的是节约了外装调节器中宝贵的静态泄漏电流。 同时由于外接开关的静态泄露电流为10到15μA，线性开关为1到2μA，对于那些仅能在纳安到低微安量程范围内运行的设备，其电池寿命将极大地缩短。CSR1012平台通过使用运行电压在1.8V到4.3V的片上开关电源，使设备能够直接从压缩锂聚合物电池中直接获取电源。 显示屏的功耗是关键 正如上文所说，低功耗的显示屏也是提升可穿戴设备续航的一个因素，目前常用的低功耗显示屏除了常用的TFT（ipodnano屏）之外，还有夏普最近推出的Memory LCD。这种屏幕上的像素点被设计成可存储电荷的电容体，当液晶像素显示后，仅需要极低的待机电流，在不刷新时几乎不需要功耗，特性类似于可存储的记忆体。屏幕的显示成像是采用发射式原理。这种屏幕有点类似于E-ink屏，由于本身没有光源，需要外加背光，但是只有黑白两色，没有灰阶。其优点在于静态功耗极低，仅5A，动态刷新在16A，而TFT屏功耗普遍在mA级别。 高通Mirasol屏幕 E-ink屏也是比较常用的低功耗屏，因为仅在显示屏像素刷新时耗电，在断电后具有现实保存能力，同样可实现超低功耗。其产品特点在于可弯曲性，可以满足ID设计上的多重需求。不过缺点在于刷新速率较慢（200ms），在需要实现一些较炫的界面时体验不是很好。同时其成本也偏高，1.77寸的价格目前在20美金左右。 另外Mirasol屏是高通推出的一种低功耗显示技术。模仿蝴蝶翅膀和孔雀羽毛的成色原理，借助阳光反射让显示屏保持清晰。由于其屏幕只在像素颜色改变时才需要消耗电力，因此功耗极低，尤为适合需要长时间显示固定的电子设备。Mirasol屏与E-ink屏一样也需要加背光，但是Mirasol与E-link的区别则是前者可以实现一些彩色的效果。 另外英特尔正在积极研发可穿戴设备的主控芯片；高通、博通在全球无线通信芯片技术上不断突破，在小尺寸和低功耗方面精益求精；TI推出了基于蓝牙（Bluetooth） 4.0版本的蓝牙低能耗应用软件BLE-Stack 1.2，进一步推动穿戴式 （wearable）产品等Bluetooth Smart与Smart Ready设备的发展，同时TI用于穿戴式医疗设备的MCU也已经发布。通过这些厂商的群策群力，相信能够满足大众需求的可穿戴设备很快会面世，让我们拭目以待。 |
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