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:1982
   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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